雷诺实验(二)
流体力学雷诺实验报告
流体力学雷诺实验报告引言流体力学雷诺实验是一种常用的实验方法，用于研究流体在不同雷诺数下的流动行为。
雷诺数是描述流体运动以及流体特性的一个无量纲数，是流体力学中非常重要的参数。
本实验旨在通过测量雷诺数对流体流动性质的影响，从而深入了解流体力学的基本原理和相关理论。
实验设备与原理实验主要使用以下设备和原理进行：设备1.倾斜槽2.滑块3.流速计4.液压驱动装置5.计时器原理1.流体在倾斜槽中的自由流动2.倾斜槽中的边界层形成和流动失稳3.游离体法测量液体流速4.雷诺数的计算公式实验步骤与结果分析步骤一：确定倾斜槽角度1.将倾斜槽放置在水平台上，调整角度为初始角度。
2.定时器计时，滑块从倾斜槽的顶端开始滑下，记录滑块到达底端所经过的时间。
3.将滑块返回到初始位置，重复上述步骤3次。
4.计算平均时间。
步骤二：测量流速1.将流速计置于倾斜槽中，调整位置使流速计与流体流动方向垂直，并能够准确测量流速。
2.打开液压驱动装置，使流体自由流动。
3.测量不同位置的流体流速，并记录下来。
步骤三：计算雷诺数1.根据实测的流速和倾斜槽的几何参数，计算雷诺数。
2.按照步骤一和步骤二的方法，分别测量不同角度和不同流速条件下的雷诺数。
3.统计数据并进行比较分析。
结果与讨论倾斜槽角度对雷诺数的影响1.利用步骤一的实验数据，计算不同角度下的平均时间。
2.根据角度和其他几何参数，计算不同角度条件下的流速。
3.结合实测流速值和几何参数计算，得到不同角度条件下的雷诺数。
4.绘制雷诺数与角度的实验曲线，并进行分析。
流速对雷诺数的影响1.利用步骤二的实验数据，测量不同位置的流速。
2.根据几何参数和实测流速值，计算不同流速条件下的雷诺数。
3.绘制雷诺数与流速的实验曲线，并进行分析。
讨论与结论1.结合实验数据和曲线分析结果，讨论倾斜槽角度和流速对雷诺数的影响。
2.通过实验发现，随着倾斜槽角度的增加，雷诺数逐渐增大，说明流体流动变得更加湍流。
3.同时，随着流速的增加，雷诺数也逐渐增大，说明流体流动越来越不稳定。
实验二 雷诺实验
实验一雷诺实验一、实验目的1、建立对层流（滞流）和湍流两种流动类型的直观感性认识。
2、观测雷诺数与流体流动类型的相互关系。
（选做）3、观察层流中流体质点的速度分布。
二、实验原理流体的流动类型与雷诺数的关系。
雷诺（Reynolds）用实验方法研究流体流动时，发现影响流动类型的因素除流速外，还有管径（或当量管径）d，流体的密度ρ及粘度μ，由此四个物理量组成的无因次数群Re的值是判定流体流动类型的一个标准。
实验证明，流体在直管中流动，Re≤2000时为层流，Re≥4000时为湍流，2000<Re<4000时为过渡区，在此区间流型可能表现为层流，也可能表现为湍流。
从雷诺数的定义式Re = duρ/µ来看，对同一个仪器d为定值，故u仅为流量的函数。
对于流体水来说,ρ、μ几乎仅为流量的函数。
因此确定了温度及流量，即可计算出雷诺数。
注意：雷诺实验要求减少外界干扰，严格要求时应在有避免震动设施的房间内进行。
如果条件不具备，演示实验也可以在一般房间内进行。
因为外界干扰及管子粗细不均匀等原因，层流的雷诺数上界达不到2000，只能达到1600左右。
层流时红墨水成一线流下，不与水相混。
湍流时红墨水与水混旋，分不出界限。
三、实验装置实验装置如图1-1所示。
图中大槽为高位水槽，槽中之水由自来水供给，多余之水由溢流管排出。
实验时水由高位水槽进入玻璃管，经转子流量计后排出。
墨水由高位墨水瓶提供，经调节阀流入玻璃管，在玻璃管中观察流体流动的型态。
实验管道有效长度：L=600 mm外径：D o=30 mm内径：D i=24.2 mm四、实验步骤1、实验前的准备工作（1）实验前应仔细调整示踪剂注入管的位置，使之处于实验管道的中心线上。
（2）向红水储瓶中加入用水稀释过的红墨水。
（3）关闭流量调节阀10、7、9，打开进水阀，使水充满水槽并有一定的溢流，以保证水槽内液位恒定。
（4）轻轻打开放水阀门，排除实验管中的气体，使红水全部充满细管道中。
雷诺实验实验报告
雷诺实验实验报告引言：流体力学是研究流体运动、介质变形和相互作用的物理学科。
在研究流体运动时，常常需要了解流体在管道或渠道中的速度分布规律。
雷诺在19世纪末提出了一种基于机械模型的流体力学实验，即雷诺实验。
本文将对雷诺实验的原理、实验步骤和结果进行探讨。
一、实验原理：1.雷诺数：在研究流体力学时，我们一般会关注流体的黏性和惯性，也就是黏性力和惯性力之比的大小。
黏性力是由于流体内部分子之间的摩擦而产生的，惯性力则是由于流体运动的惯性而产生的。
雷诺数就是黏性力和惯性力之比，它反映了流体运动的不稳定性和混沌性。
2.雷诺实验：雷诺实验是一种基于机械模型的流体力学实验，通过改变水槽的尺寸、流量和流体黏度等参数，来产生不同的雷诺数。
实验中，利用模型船在水槽里运动，通过观察模型船周围的水流运动规律，来研究流体的流动特性。
二、实验步骤：1.实验装置：雷诺实验中主要使用的装置是一个长方形水槽，在水槽内部还安装有波纹板和流涡板，用以形成水流的不稳定性。
同时装置中还需要使用一个可以调节流量的水泵，将水流进行控制。
2.实验流程：（1）首先上电启动水泵，调节水流量（2）将模型船置于水槽内部，并调整位置，使得模型船与波纹板、流涡板之间的距离保持恒定（3）开启灯光，用高速摄像机对水槽内部的水流进行拍摄（4）通过观察拍摄到的影像画面，来分析水流的流动规律以及模型船周围的流斑等现象（5）根据拍摄到的影像数据，计算得出流动速度、雷诺数等参数三、实验结果：实验的主要目的是观察流体在不同雷诺数下的运动规律和特性。
通过实验得出的结果如下：1.当雷诺数比较小的时候，水流运动非常规律，没有出现明显的湍流。
2.随着雷诺数逐渐增加，湍流现象开始出现。
3.当雷诺数较大时，湍流现象非常明显，水流变得非常混乱。
以上结果和流体力学的理论结果非常符合，证实了雷诺实验的有效性。
结论：雷诺实验是一种非常有价值的实验方法，能够帮助我们更好地了解流体力学中的一些基本概念和理论。
实验二雷诺实验
实验二 雷诺实验
一、实验目的
1．建立“层流和湍流两种流动形态和层流时导管中流速分布”的感性认识； 2．熟悉雷诺准数（Re ）的测定与计算；
3．确立“层流和湍流与Re 之间有一定联系”的概念； 4．初步掌握流动形态对化工过程的影响。
二、实验原理
实验研究发现，圆管内流型由层流向湍流的转变不仅与流速u 有关，而且还与流体的密度ρ、黏度μ以及流动管道的直径d 有关。
将这些变量组合成一个数群，则根据该数群数值的大小可以判断流动类型。
这个数群称为雷诺准数。
用Re 表示，即：
对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数仅与流速有关，本实验是改变水在管内的速度，观察在不同雷诺数下流体流型的变化。
三、实验装置及流程
μ
ρ/du Re =
四、实验步骤
1．水通过进水阀充满水箱。
开启出水阀，排除管路系统中的空气。
2．为了保持水位恒定和避免波动，水由进口管先流入进水槽后由小孔流入水箱，其中多余的水经溢流口泄入下水道口。
3．测定水温（普通温度计）。
4．将示踪计（红墨水）加入贮瓶内。
5．实验操作时，先启开流量计少许，调节针型阀，控制着色水的注入速度。
6．逐渐增加调节阀开度，观察着色水流的变化。
五、实验记录
水温：。
《流体力学》实验指导书
实验二 雷 诺 数 实 验一、 实验目的1、 观察液体在不同流动状态时流体质点的运动规律2、 观察流体由层流变紊流及由紊流变层流的过度过程3、 测定液体在圆管中流动时的下临界雷诺数2c e R二、 实验原理及实验设备流体在管道中流动，由两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。
雷诺数的物理意义，可表征为惯性力与粘滞力之比。
在实验过程中，保持水箱中的水位恒定，即水头H 不变。
如果管路中出口阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均速度v ，微启红色水阀门，这是红色水与自来水同步在管路中沿轴线向前流动，红颜色水呈一条红色直线，其流体质点没有垂直于主流方向的横向运动，红色直线没有与周围的液体混杂，层次分明地在管路中流动。
此时，在流速较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。
如果将出口阀门逐渐开大，管路中的红色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，流体的流动呈临界状态。
如果将出口阀门继续开大，出现流体质点的横向脉动，使红色线完全扩散与自来水混合，此时流体的流动状态微紊流运动。
图1雷诺数实验台示意图1.水箱及潜水泵2.接水盒3. 上水管4. 接水管5.溢流管6. 溢流区7.溢流板8.水位隔板9. 整流栅实验管 10. 墨盒 11. 稳水箱 12. 输墨管 13. 墨针 14.实验管15.流量调节阀雷诺数表达式e v dR ν⋅=，根据连续方程：A=v Q ，Qv A=流量Q 用体积法测出，即在Δt 时间内流入计量水箱中流体的体积ΔV 。
tVQ ∆=42d A π=式中：A —管路的横截面积；d —实验管内径；V —流速；ν—水的粘度。
三、实验步骤1、准备工作：将水箱充满，将墨盒装上墨水。
启动水泵，水至经隔板溢流流出，将进水阀门关小，继续向水箱供水，并保持溢流，以保持水位高度H 不变。
2、缓慢开启阀门7，使玻璃管中水稳定流动，并开启红色阀门9，使红色水以微小流速在玻璃管内流动，呈层流状态。
3、开大出口阀门15，使红色水在玻璃管内的流动呈紊流状态，在逐渐关小出口阀门15，观察玻璃管中出口处的红色水刚刚出现脉动状态但还没有变为层流时，测定此时的流量。
2雷诺实验装置使用说明
雷诺实验装置BR E-35使用说明书雷诺实验一、实验目的1、了解流体在圆管内的流动形态及其与雷诺数Re的关系。
2、观察流体在圆管内做稳定层流及湍流两种情况下的速度分布。
3、观察湍流时壁面处的层流内层。
二、实验原理关闭，下面的不能开启，不过影响不大，上面的用夹子取代排气泡，下面的可以直接放水冲走气泡），调节红墨水阀（调解显示剂流速与管内水流速度一致）。
3、自小到大再自大到小调解流量（每次一格），计算流型转变的临界雷诺数（上限和下限两个数，可以用两次的进行比较，观察是否差别较大，分析原因）。
4、观察层流和湍流时速度分布侧形的差别。
5、观察湍流时壁面处的层流内层。
操作时的补充说明1、显色剂要求，物理性质基本与主体流体一致，所以本实验采用红墨水，即水中加一些颜料，物理性质基本与水相同。
2、由于红墨水的密度大于水的密度，因此为使从针头出来的红墨水线不发生沉降，需对红墨水用水稀释50%左右，这时候，沉降不明显。
另外，由于红墨水线发生热扩散，随着流动会出现水线变粗的趋势。
3、在观察层流流动时，当把水量调足够小的情况下（在层流范围），禁止碰撞设备，甚至周围环境的震动、以及水面风的吹皱均会对线型造成影响。
为防止上水时造成的液面波动，上水量不能太大，维持少量溢流即可。
4、红墨水流量太大，超过管内实际水流速度，容易造成红墨水的波动；太小，红墨水线不明显不易观测。
这需要教师的实际操作摸索。
5、在观察层流速度分布时，需预先将流量调节到层流，然后用手堵住出口，在喇叭口内注入大量红墨水，然后放开水流动，观测红墨水的形状；在观测湍流时的速度分布和层流底层现象时，需预先将流量调节到最大，方法同上。
注意事项1、在移动该装置时，注意平稳；虽然玻璃厚度较厚且经过钢化处理，但毕竟是玻璃，严禁磕碰。
2、长期不用时，应将水放净，并用湿软布轻擦拭玻璃箱，防止水垢等杂物粘在玻璃上；用布将上口盖住以免灰尘落入。
3、在冬季造成室内温度达到冰点时，水箱内严禁存水。
流体力学雷诺实验报告
流体力学雷诺实验报告流体力学雷诺实验报告导言：流体力学是研究流体运动和力学性质的学科，广泛应用于航空、航天、水利、能源等领域。
雷诺实验是流体力学中的重要实验之一，通过实验研究流体在不同条件下的流动特性，为理论模型的建立提供实验依据。
本报告将介绍流体力学雷诺实验的原理、实验装置以及实验结果的分析与讨论。
一、实验原理雷诺实验是基于雷诺数的概念进行的实验，雷诺数是描述流体流动状态的一个无量纲参数。
它由流体的密度、速度、长度尺度和粘度共同决定，可以用来判断流动是否属于层流或湍流状态。
实验装置：雷诺实验装置由水槽、水泵、流速计、染液注入器和观察窗口等组成。
水槽中注入染液，通过水泵将水推动起来，流经观察窗口时，利用流速计测量流速，并观察染液的流动状态。
实验过程：1. 调节水泵流量，保持流速计读数在一定范围内。
2. 在观察窗口处注入染液，观察染液在流动过程中的形态和变化。
3. 根据观察结果，判断流动状态是层流还是湍流，并记录相关数据。
二、实验结果分析与讨论1. 层流状态下的观察结果：在低雷诺数条件下，流体呈现出较为规律的流动状态，染液以直线流动，且颜色分布均匀。
观察窗口内没有明显的涡流和涡旋等湍流现象。
2. 湍流状态下的观察结果：随着雷诺数的增加，流体的流动状态由层流逐渐转变为湍流。
湍流状态下，染液呈现出不规则的流动形态，出现了大量的涡流和涡旋，颜色分布不均匀，呈现出混沌的状态。
3. 实验结果的分析：通过对实验结果的观察和分析，我们可以得出以下结论：（1）雷诺数越小，流体的流动状态越接近层流，流动越规律。
（2）雷诺数越大，流体的流动状态越接近湍流，流动越混乱。
三、实验的意义与应用1. 实验的意义：雷诺实验是研究流体力学的重要实验之一，通过实验可以直观地观察和研究流体的流动特性，验证理论模型的准确性，并为实际工程应用提供参考依据。
2. 实验的应用：流体力学在众多领域中都有广泛应用，如航空航天、水利工程、能源领域等。
雷诺实验的实验原理和方法
5实验二雷诺实验一、实验目的1、观察流体在管内流动的两种不同流动型态。
2、测定临界雷诺数R ec 。
二、实验原理流体流动有两种不同型态，即层流（或称滞流）和紊流（或称湍流），这一现象最早是由雷诺（Reynolds ）于1883年首先发现的。
流体作层流流动时，其流体质点作平行于管轴的直线运动，且在径向无脉动；流体作紊流流动时，其流体质点除沿管轴方向作向前运动外，还在径向作脉动，从而在宏观上显示出紊乱地向各个方向作不规则的运动。
流体流动型态可用雷诺数（Re ）来判断，这是一个由各影响变量组合而成的无因次数群，故其值不会因采用不同的单位制而不同。
但应当注意，数群中各物理量必须采用同一单位制。
若流体在圆管内流动，则雷诺数可用下式表示：μνρd =Re （16-1）式中：Re —雷诺数，无因次；d —管子内径，m ；v —流体在管内的平均流速，m ／s ；ρ—流体密度，kg ／m 3；μ—流体的动力粘滞系数；Pa·s 。
层流转变为紊流时的雷诺数称为临界雷诺数，用R ek 表示。
工程上一般认为，流体在直圆管内流动时，当Re <2000时为层流；当Re >4000时，圆管内已形成紊流；当Re 在2000至4000范围内，流动处于一种过渡状态，可能是层流，也可能是紊流，或者是二者交替出现，这要视外界干扰而定，一般称这一Re 数范围为过渡区。
式（1）表明，对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺数仅与流体流速有关。
本实验即是通过改变流体在管内的速度，观察在不同雷诺数下流体的流动型态。
三、实验装置与设备参数装置主要由玻璃试验导管、流量计、流量调节阀、低位贮水槽、循环水泵、稳压溢流水槽等部分组成，演示主管路为220⨯φmm 硬质玻璃。
实验装置如图16-1所示：四、实验方法：实验前，先将水充满低位贮水槽，关闭流量计后的调节阀，然后启动循环水泵。
待水充满稳压溢流水槽后，开启流量计后的调节阀。
水由稳压溢流水槽流经缓冲槽、试验导管和流量计，最后流回低位贮水槽。
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雷诺实验（二）
一． 实验的目的和要求：
1. 观察层流，湍流的流态及其转换过程；
2. 测定临界雷诺数，掌握圆管流态判别方法；
3. 学习应用量纲分析法进行实验研究的方法，确定非圆管流态判别准数。
二． 实验装置说明与操作方法
供水流量由无极调速器调控，使恒压水箱始终保持微溢流的状态，以提高进口前水体的稳定度。
本恒压水箱设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到3到5分钟。
有色水注入到实验管道，可根据有色水散开与否判别流态。
为防止自循环水污染，有色水采用自行消色的专用色水。
实验流量可由尾阀调节。
三． 实验原理
1883年，雷诺（Osborne Reynolds ）采用类似于本实验的实验装置，观察到液流中存在着层流和湍流两种流态：流速较小时，水流有条不紊的呈现层状有序的直线运动，流层间没有质点掺混，这种流态称为层流；当流速增大时，流体质点做杂乱无章的无序的直线运动，流层间质点掺混，这种流态称为湍流。
雷诺实验还发现存在着湍流转变为层流的临界流速v 。
v 。
与流体的粘性，圆管的直径d 有关。
若要判别流态，就要确定各种情况下的v 。
值，需要对这些相关因素的不同量值作出排列组合再分别进行实验研究，工作量巨大。
雷诺实验的贡献不仅在于发现了两种流态，还在于运用量纲分析的原理，得出了量纲为一的判据-----雷诺数Re,使问题得以简化。
量纲分析如下：
因
根据量纲分析法有：
其中c k 是量纲为一的数，写成量纲关系为：
由量纲和谐原理，得11,21αα==-。
即
c c v k
d β= 或 c c v d
k β=
雷诺实验完成了管流的流态从湍流过度到层流是的临界值c k 值的测定，以及是否为常数的验证，结果表明c k 值为常数。
于是，量纲为一的数 vd
β 便成了适合于任何管径，任何牛顿流体的流态由湍流转变为层流的判据。
由于雷诺的贡献，
vd β 定名为雷诺数Re 。
于是
有
式中，v ----- 流体速度； β---- 流体的运动粘度；（书中用ν表示，很近似于流体速度，故用此表示）
d ---- 圆管直径；
V q ----- 圆管内过流流量；
K --- 计算常数，4
K d πβ=
当流量由大逐渐变小，流态由湍流变为层流，对应一个下临界雷诺数 1Re c ，当流量由
0逐渐增大，流态从层流变为湍流，对应一个上临界雷诺数11
Re c 。
上雷诺临界数受外界干扰，数值不稳定，而下临界雷诺数1Re c 值比较稳定，因此一般以下临界雷诺数作为判别流态的标准。
雷诺经反复测试，得出圆管流动的下临界雷诺数1Re c 值为2300。
工程上，一般取1Re c =2000。
当Re <1Re c 时，管中流态为层流，反之，为湍流。
对于非圆管流动，雷诺数可以表示为
式中： R-----过流断面的水力学半径，R=A/X
A---- 过流断面面积；
X---- 湿周（过流断面上液体与固体边界接触的长度）。
以水力半径作为特征长度表示的雷诺数也成为广义雷诺数。
四． 实验内容与方法
1． 定型观察两种流态
启动水泵供水，使水箱溢流，经稳定后，微开流量调节阀，打开颜色水管道的阀门，注入颜色水，可以看到圆管中颜色水随水流流动形成一条直线，这时的流态为层流。
进一步开大流量调节阀，流量增大到一定程度，可见管流中颜色水发生掺混，直至消色。
表明流体质点已经发生无序的杂乱运动，这时的流态即为湍流。
想一想： 应在管道的哪个部位观察流态？为什么？
2. 测定下临界雷诺数
先调节管中流态呈湍流状，再逐步关小调节阀，每调节一次流量后，稳定一段时间并观察其形态，当颜色水开始形成一条直线时，表明由湍流刚好转为层流，此时管流即为下临界流动状态。
用重量法测定流量，记录水温，即可得出下临界雷诺数。
注意：接近下临界流动状态时，流量应微调，调节过程中流量调节阀只可关小，不可开大。
3. 测定上临界雷诺数
先调节管中流态呈层流状，再逐步开大调节阀，每调节一次流量后，稳定一段时间并观察其形态，当颜色水开始散开掺混时，表明由层流刚好转为湍流，此时管流即为上临界流动状态。
用重量法测定流量，记录水温，即可得出上临界雷诺数。
注意：接近上临界流动状态时，流量应微调，调节过程中流量调节阀只可开大，不可关小。
4. 分析设计实验
任何截面形状的管流或者明渠，任何牛顿流体流动的流态转变临界流速v 。
与运动粘度，水力半径R 有关。
要求通过量纲分析确定其广义雷诺数，设计测量明渠广义下临界雷诺数的实验方案，并根据上述圆管实验的结果得出广义下临界雷诺数值。
五． 数值处理及成果要求
1.记录有关信息及实验常数
实验设备名称：实验台号：实验者：实验日期：管径d= 水温T= °运动粘度:
计算常数K=
2.实验数据记录及计算结果
雷诺实验记录计算表
实验次序
颜色水线形
状
水体积时间(s) 流量雷诺数
阀门开
度
备注1
2
3
4
5
6
7
实测下临界雷诺数平均值
成果要求
1.测定下临界雷诺数（测量2-4次取平均值）。
2.测定上临界雷诺数（测量2-4次取平均值）。
3.确定广义雷诺数表达式及其圆管流的广义下临界雷诺数实测数值。
六．分析思考题：
1.为何认为上临界雷诺数无实际意义，而采用下临界雷诺数作为层流与湍流的判据？
2.试结合湍流机理实验的观察，分析由层流过度到湍流的机理。
七．注意事项
1.为使实验过程中始终保持恒压水箱内水流处于微溢流状态，应在调节流量调节阀后，相
应调节可控硅调速器，改变水泵的供水流量。
2.实验中，不要推压试验台，以防水体受到扰动。