1、雷諾實驗一實驗的目的和要求：1.觀察層流，湍流的流態(tài)及其轉換過程；2.測定臨界雷諾數(shù)，掌握圓管流態(tài)判別方法；3.學習應用量綱分析法進行實驗研究的方法，確定非圓管流態(tài)判別準數(shù)。二實驗裝置說明與操作方法供水流量由無極調速器調控，使恒壓水箱始終保持微溢流的狀態(tài)，以提高進口前水體的穩(wěn)定度。本恒壓水箱設有多道穩(wěn)水隔板，可使穩(wěn)水時間縮短到3到5分鐘。有色水注入到實驗管道，可根據(jù)有色水散開與否判別流態(tài)。為防止自循環(huán)水污染，有色水采用自行消色的專用色水

2、。實驗流量可由尾閥調節(jié)。三實驗原理1883年，雷諾（OsbneReynolds）采用類似于本實驗的實驗裝置，觀察到液流中存在著層流和湍流兩種流態(tài)：流速較小時，水流有條不紊的呈現(xiàn)層狀有序的直線運動，流層間沒有質點摻混，這種流態(tài)稱為層流；當流速增大時，流體質點做雜亂無章的無序的直線運動，流層間質點摻混，這種流態(tài)稱為湍流。雷諾實驗還發(fā)現(xiàn)存在著湍流轉變?yōu)閷恿鞯呐R界流速v。v。與流體的粘性，圓管的直徑d有關。若要判別流態(tài)，就要確定各種情況下的v。

3、值，需要對這些相關因素的不同量值作出排列組合再分別進行實驗研究，工作量巨大。雷諾實驗的貢獻不僅在于發(fā)現(xiàn)了兩種流態(tài)，還在于運用量綱分析的原理，得出了量綱為一的判據(jù)雷諾數(shù)Re使問題得以簡化。量綱分析如下：因()cvfvd?根據(jù)量綱分析法有：12ccvkd????其中是量綱為一的數(shù)，寫成量綱關系為：ck??12121LTLTL?????????????由量綱和諧原理，得。1121?????即A過流斷面面積；X濕周（過流斷面上液體與固體邊界接觸

4、的長度）。以水力半徑作為特征長度表示的雷諾數(shù)也成為廣義雷諾數(shù)。四實驗內容與方法1定型觀察兩種流態(tài)啟動水泵供水，使水箱溢流，經穩(wěn)定后，微開流量調節(jié)閥，打開顏色水管道的閥門，注入顏色水，可以看到圓管中顏色水隨水流流動形成一條直線，這時的流態(tài)為層流。進一步開大流量調節(jié)閥，流量增大到一定程度，可見管流中顏色水發(fā)生摻混，直至消色。表明流體質點已經發(fā)生無序的雜亂運動，這時的流態(tài)即為湍流。想一想：應在管道的哪個部位觀察流態(tài)？為什么？2.測定下臨界雷諾

5、數(shù)先調節(jié)管中流態(tài)呈湍流狀，再逐步關小調節(jié)閥，每調節(jié)一次流量后，穩(wěn)定一段時間并觀察其形態(tài)，當顏色水開始形成一條直線時，表明由湍流剛好轉為層流，此時管流即為下臨界流動狀態(tài)。用重量法測定流量，記錄水溫，即可得出下臨界雷諾數(shù)。注意：接近下臨界流動狀態(tài)時，流量應微調，調節(jié)過程中流量調節(jié)閥只可關小，不可開大。3.測定上臨界雷諾數(shù)先調節(jié)管中流態(tài)呈層流狀，再逐步開大調節(jié)閥，每調節(jié)一次流量后，穩(wěn)定一段時間并觀察其形態(tài)，當顏色水開始散開摻混時，表明由層流剛

6、好轉為湍流，此時管流即為上臨界流動狀態(tài)。用重量法測定流量，記錄水溫，即可得出上臨界雷諾數(shù)。注意：接近上臨界流動狀態(tài)時，流量應微調，調節(jié)過程中流量調節(jié)閥只可開大，不可關小。4.分析設計實驗任何截面形狀的管流或者明渠，任何牛頓流體流動的流態(tài)轉變臨界流速v。與運動粘度，水力半徑R有關。要求通過量綱分析確定其廣義雷諾數(shù)，設計測量明渠廣義下臨界雷諾數(shù)的實驗方案，并根據(jù)上述圓管實驗的結果得出廣義下臨界雷諾數(shù)值。五數(shù)值處理及成果要求1.記錄有關信息及