雷诺实验
雷诺实验
§1-1 雷诺实验一、实验目的1.观察流体流动时各种流动型态；2.观察层流状态下管路中流体速度分布状态；3.测定流动型态与雷诺数Re 之间的关系及临界雷诺数值。
二、实验原理概述流体在流动过程中有两种截然不同的流动状态，即层流和湍流。
它取决于流体流动时雷诺数.Re 值的大小。
雷诺数：Re = dυρ/μ式中：d －管子内径，mυ－流体流速，m.s-1ρ－流体密度，kg .m-3μ－流体粘度，kg .m−1 . s−1实验证明，流体在直管内流动时，当Re ≤2000时属层流；Re ≥4000时属湍流；当Re 在两者之间时，可能为层流，也可能为湍流。
流体于某一温度下在某一管径的圆管内流动时，Re 值只与流速有关。
本实验中，水在一定管径的水平或垂直管内流动，若改变流速，即可观察到流体的流动型态及其变化情况，并可确定层流与湍流的临界雷诺数值。
三、装置和流程本实验装置和流程图如下图。
图1 流体流动型态测定装置流程图水由高位槽1，流经观察管2，流量调节阀5，流量计6，然后排入地沟。
示踪物（墨水）由墨水瓶3 经墨水阀4，管2 至地沟。
其中1 为水槽，2 为玻璃观察管，3 为墨水瓶，4、5 为阀，6 为转子流量计。
四、操作步骤一、测定不同流动形态时的雷诺数：1）检查所有阀门处于关闭状态，向墨水瓶内注入墨水（示踪剂）。
2）将高位槽注满水。
3）待溢流管内有水流出时，调节进水龙头开度，使溢流管内有少量溢流。
（溢流管内有少量溢流即可，否则会影响雷诺准数的测定）。
4）打开“排气阀”，待墨水流出，关闭“排气阀”，打开墨水阀”，调节墨水流量至墨水呈细线状。
5）稍稍打开“流量调节阀5”，使墨水呈稳定直线状流动后，记录流量计的读数。
6）从50 L/h开始，从小到大调节，逐渐加大水量，并同时调节墨水阀，每调节一次记录流量计读数和观察到的流动形态。
记录墨水线开始波动以及墨水与清水全部混合时的流量计读数。
7）当流量超过300 L/h后，再将水量由大变小，重复以上观察，并记录各转折点处的流量计读数。
第二章化工原理实验 雷诺实验
第二章化工原理实验实验一、雷诺实验一、实验目的：1．建立“滞流和湍流两种流动形态”的感性认识；2．观察雷诺准数与流体流动类型的相互关系；3．观察滞流时流体在圆管内的速度分布曲线；二、实验原理：1．滞流时，流体质点做直线运动，即流体分层流动，与周围的流体无宏观的混合，湍流时，流体质点呈紊乱地向各方向作随机的脉动，流体总体上仍沿管道方向流动。
2．雷诺准数是判断实际流动类型的准数。
若流体在圆管内流动，则雷诺准数可用下式表示：（2-1）一般认为，当Re≤2000时，流体流动类型属于滞流；当Re≥4000时，流动类型属于湍流；而Re值在2000～4000范围内是不稳定的过渡状态，可能是层流也可能是湍流，取决于外界干扰条件。
如管道直径或方向的改变、管壁粗糙，或有外来振动等都易导致湍流。
3．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，观察在不同雷诺准数下流体流型的变化。
理论分析和实验证明,滞流时的速度沿管径按抛物线的规律分布。
中心的流速最大，愈近管壁流速愈慢。
湍流时由于流体质点强烈分离与混合，所以速度分布曲线不再是严格的抛物线，湍流程度愈剧烈，速度分布曲线顶部的区域愈广阔而平坦，但即使湍流时，靠近管壁区域的流体仍作滞流流动，这一层称为滞流内层或滞流底层，。
它虽然极薄，但在流体中进行热量和质量的传递时，产生的阻力比流体的湍流主体部分要大得多。
三、实验装置及流程：1．实验装置示意图及流程图2-1 雷诺实验——装置示意图及流程1．溢流管；2．小瓶；3．上水管；4．细管；5．水箱；6．水平玻璃管；7．出口阀门实验装置如图2-1所示，图中水箱内的水由自来水管供给，实验时水由水箱进入玻璃管（玻璃管供观察流体流动形态和滞流时管路中流速分布之用）。
水量由出口阀门控制，水箱内设有进水稳流装置及溢流管，用以维持平稳而又恒定的液面，多余水由溢流管排入下水道。
2．实验仿真界面图2-2 雷诺实验——仿真界面四、实验步骤：1、实验步骤（1）雷诺实验1）打开进水阀，使自来水充满高位水箱；2）待有溢流后，打开流量调节阀；3）缓慢地打开红墨水调节阀；4）调节流量调节阀，并注意观察滞流现象；5）逐渐加大流量调节阀的开度，并注意观察过渡流现象；6）进一步加大流量调节阀的开度，并注意观察湍流现象；7）由孔板流量计测得流体的流量并计算出雷诺准数；8）关闭红墨水调节阀，然后关闭进水阀，待玻璃管中的红色消失，关闭流量调节阀门，结束本次实验。
实验四 雷诺实验
实验四 流动状态实验----雷诺实验一、实验目的1. 观察层流和紊流的流态及其转换特征;2. 通过临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则;3. 学习在流体力学中应用无量纲参数进行试验研究的方法，并了解其使用意义。
二、实验原理1、实际流体的流动会呈现出两种不同的型态：层流和紊流，它们的区别在于：流动过程中流体层之间是否发生混掺现象。
在紊流流动中存在随机变化的脉动量，而在层流流动中则没有，如图1所示。
2、圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数。
雷诺根据大量实验资料，将影响流体流动状态的因素归纳成一个无因次数，称为雷诺数Re ，作为判别流体流动状态的准则Re dυγ=式中 υ——流体断面平均流速 , s cmd ——圆管直径 , cmγ——流体的运动粘度 , s cm 2在本实验中，流体是水。
水的运动粘度与温度的关系可用泊肃叶和斯托克斯提出的经验公式计算20.017810.03370.000221t tγ=++ 式中 γ——水在t C ︒时的运动粘度，cm 2；t ——水的温度，C ︒。
3、判别流体流动状态的关键因素是临界速度。
临界速度随流体的粘度、密度以及流道的尺寸不同而改变。
流体从层流到紊流的过渡时的速度称为上临界流速，从紊流到层流的过渡时的速度为下临界流速。
4、圆管中定常流动的流态发生转化时对应的雷诺数称为临界雷诺数，对应于上、下临界速度的雷诺数，称为上临界雷诺数和下临界雷诺数。
上临界雷诺数表示超过此雷诺数的流动必为紊流，它很不确定，跨越一个较大的取值范围。
而且极不稳定，只要稍有干扰，流态即发生变化。
上临界雷诺数常随实验环境、流动的起始状态不同有所不同。
因此，上临界雷诺数在工程技术中没有实用意义。
有实际意义的是下临界雷诺数，它表示低于此雷诺数的流动必为层流，有确定的取值。
通常均以它作为判别流动状态的准则，即Re < 2320 时，层流Re > 2320 时，紊流该值是圆形光滑管或近于光滑管的数值，工程实际中一般取Re = 2000。
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。
实验一 雷诺实验
学号姓名实验一雷诺实验一、基本原理雷诺（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u外，尚有管径（或当量管径）d，流体的密度ρ及粘度μ，并且由此四个物理量组成的无因次数群Re=duρ/μ的值是判定流体流动类型的一个标准。
Re<2000~2300时为层流Re>4000时为湍流2000<Re<4000时为过渡区，在此区间可能为层流，也可能为湍流。
二、设备参数环境参数：温度 20℃压力 101325kPa水的参数：密度 998.2kg/m3 粘度 100.5E-5Pa*s设备参数：玻璃管径：20mm三、实验步骤●打开进水阀门在输入框输入0-100的数字，也可以通过点击上下按钮调节阀门开度。
按回车键完成输入，按ESC 键取消输入。
●打开红墨水阀●打开排水阀门●查看流量点击转子流量计查看当前流体流量●观察流体流动状态点击玻璃管，通过弹出的录像查看流体的流动状态●记录数据点击画面下方的自动记录按钮，记录实验数据，也可以手动记录。
●重复第三步到第六步，记录排水阀不同开度下的流量。
四、数据处理雷诺数计算公式Re=duρ/μ从这个定义式来看，对同一仪器d为定值，故u仅为流量的函数。
对于流体水来说，ρ，μ几乎仅为温度的函数。
因此确定了温度及流量，即可唯一的确定雷诺数。
数据记录：五、注意事项1、雷诺实验要求减少外界干扰，严格要求时应在有避免振动设施的房间内进行，由于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，层流的雷诺数上界到不了2300，只能到1600左右。
2、层流时红墨水成一线流下，不与水相混。
3、湍流时红墨水与水混旋，分不出界限。
雷诺实验
雷诺实验一、实验背景1883年，雷诺通过实验发现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0V ，而0V 又与流体的粘性，圆管的直径d 有关。
若要判别流态，就要确定各种情况下的0V 值。
雷诺运用量纲分析的原理，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，得出了无量纲数——雷诺数e R ，以此作为层流与紊流的判别依据，使复杂问题得以简化。
经反复测试，雷诺得出圆管流动的下临界雷诺数值为2320，工程上，一般取之为2000。
当e R <2320时，管中流态为层流，反之，则为湍流。
雷诺简介奥斯本 雷诺（Osborne Reynolds)，英国力学家、物理学家和工程师。
1842年8月23日生于北爱尔兰的贝尔法斯特，1912年2月21日卒于萨默塞特的沃切特。
1867年毕业于剑桥大学王后学院。
1868年出任曼彻斯特欧文学院（以后改名为维多利亚大学）的首席工程学教授，1877年当选为皇家学会会员，1888年获皇家勋章，1905年因健康原因退休。
他是一位杰出的实验科学家，由于欧文学院最初没有实验室，因此他的许多早期试验都是在家里进行的。
他于1883年发表了一篇经典性论文──《决定水流为直线或曲线运动的条件以及在平行水槽中的阻力定律的探讨》。
这篇文章以实验结果说明水流分为层流与紊流两种形态，并提出以无量纲数Re （后称为雷诺数）作为判别两种流态的标准。
他还于1886年提出轴承的润滑理论，1895年在湍流中引入有关应力的概念。
雷诺兴趣广泛，一生著述很多，其中近70篇论文都有很深远的影响。
这些论文研究的内容包括力学、热力学、电学、航空学、蒸汽机特性等。
他的成果曾汇编成《雷诺力学和物理学课题论文集》两卷。
雷诺实验
雷诺实验实验报告姓名：史亮班级：9131011403学号：913101140327第4章 雷诺实验4.1 实验目的1) 观察层流、紊流的流态及流体由层流变紊流、紊流变层流时的水利特征。
2) 测定临界雷诺数，掌握园管流态判别准则。
3) 学习应用量纲分析法进行实验研究的方法，了解其实用意义。
4.2 实验装置雷诺实验装置见图4.1。
图4.1 雷诺实验装置图说明：本实验装置由供水水箱及恒压水箱、实验管道、有色水及水管、实验台、流量调节阀等组成，有色水经有色水管注入实验管道中心，随管道中流动的水一起流动，观察有色水线形态判别流态。
专用有色水可自行消色。
4.3 实验原理流体流动存在层流和紊流两种不同的流态，二者的阻力性质不相同。
当流量调节阀旋到一定位置后，实验管道内的水流以流速v 流动，观察有色水形态，如果有色水形态是稳定直线，则圆管内流态是层流，如果有色水完全散开，则圆管内流态是紊流。
而定量判别流体的流态可依据雷诺数的大小来判定。
经典雷诺实验得到的下临界值为2320，工程实际中可依据雷诺数是否小于2000来判定流动是否处于层流状态。
圆管流动雷诺数：e R KQ d Qvd vd ====νπνμρ4 （4.1） 式中：ρ──流体密度，kg/cm 3；v ──流体在管道中的平均流速，cm/s ；d ──管道内径，cm ； μ──动力粘度，Pa •s ；ν──运动粘度，ρμν=，cm 2/s ； Q ──流量，cm 3/s ；K ──常数，νπd K 4=，s/cm 3。
4.4 实验方法与步骤1) 记录及计算有关常数。
管径 d = 1.37 cm, 水温 t = 14.8 ℃ 水的运动粘度 ν=2000221.00337.0101775.0tt ++= 0.01147 cm 2/s 常数 νπd K 4== 81.03 s/cm 3 2) 观察两种流态。
滚动有色水塑料管上止水夹滚轮，使有色水流出，同时，打开水箱开关，使水箱充满水至溢流，待实验管道充满水后，反复开启流量调节阀，使管道内气泡排净后开始观察两种流态。
雷诺实验的分析与总结
雷诺实验的分析与总结1. 引言雷诺实验是流体力学中一种重要的实验方法，用于研究流体在不同条件下的流动行为。
本文将对雷诺实验的原理、实验装置以及实验参数等进行详细分析，并总结实验结果和得出结论。
2. 雷诺实验原理雷诺实验原理基于雷诺数的概念，雷诺数（Reynolds number）是衡量流体流动稳定性和湍流发展的一个无量纲参数。
当雷诺数小于临界值时，流体流动是稳定的；当雷诺数超过临界值时，流体流动将变得湍流。
3. 雷诺实验装置雷诺实验装置主要由流动槽、流体加装设备、测量仪器等组成。
3.1 流动槽流动槽通常由透明材料制成，以便观察流体的流动状态。
其主要功能是提供一个稳定的流动环境，减少外界干扰因素。
3.2 流体加装设备流体加装设备是指用于向流动槽注入流体的装置，通常包括水泵、阀门等。
通过控制流体的注入速度和流量，可以实现不同条件下的流动实验。
3.3 测量仪器测量仪器用于实时监测和记录实验过程中的流体参数，通常包括压力传感器、流量计、温度计等。
这些仪器能够提供准确的实验数据，为后续的分析提供依据。
4. 实验参数雷诺实验中的主要参数包括流速、长度尺寸、粘性系数等。
4.1 流速流速是指单位时间内流经一个横截面的流体体积。
在雷诺实验中，改变流速可以调节雷诺数，从而实现不同条件下的流动变化。
4.2 长度尺寸长度尺寸是指流体流动过程中产生的特征长度。
在雷诺实验中，改变长度尺寸可以调节雷诺数，进而观察流动形态的变化。
4.3 粘性系数粘性系数是流体流动中表征流体黏性的参数。
在雷诺实验中，改变粘性系数可以模拟不同流体的流动行为，从而研究流体黏性对流动稳定性的影响。
5. 实验过程与结果根据上述原理和参数，进行了一系列的雷诺实验。
首先，通过调节流速，观察到流体从层流到湍流的转变。
实验结果表明，随着雷诺数的增大，流体流动由层流过渡到湍流，流动速度增加。
其次，通过调节长度尺寸，观察到对不同尺寸的物体进入流体中的流动行为进行了观察。
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（三）实验装置 雷诺实验装置主要由稳压溢流水槽、实验导管、转子 流量计、低位贮水槽、循环水泵等部分组成，演示主管路 为φ20×2mm硬质玻璃。自来水不断注入并充满稳压溢流 水槽，稳压溢流水槽的水流经实验导管和流量计，最后排 入下水道，稳压溢流水槽的溢流水，也直接排入下水道，
水流量由调节阀控制。
具体实验装置见下图：
的流型已进入湍流区域，记下水的流量和温度数据，以计算
上临界雷诺数据。 反复进行数次（至少五至六次）取平均值。
3、注意事项
（1）本实验示踪剂采用红墨水，它由红墨水储瓶，经连
接软管和注射针头，注入实验导管。应当注意调节注射针头
的位置使针头位于管轴线上为佳，红墨水的注射速度应与主 体流体的流速相近（略低一些），因此随水流量的增大，需 相应的调节红墨水注射流量，才能得到较好的实验效果。 （2）在实验过程中应随时注意稳压槽溢水流量，随着操 作流量的变化，相应调节低位贮水槽的供水量，防止稳压槽 内液面下降或泛滥事故发生。
3、在实验过程中切勿碰撞设备，操作时也要轻巧缓慢， 以免干扰流体流动过程的稳定性。实验过程有一定的滞后现 象，因此调节流量的过程切勿操之过急，状态确定稳定之后， 再继续调节或记录数据。
（五）计算参考数据
实验导管内径：18mm （六）数据记录
六记录表
管子内径
项目 序号
水的温度
1
2
3
4
5
水的密度
水的粘度 流量计读数
观察流动类型
Re
ห้องสมุดไป่ตู้
七、实验结果 上临界雷诺数Re=
下临界雷诺数Re=
（七）思考题
1、影响流动形态的因素有哪些？ 2、如果管子是不透明的，不能用直接观察来判断管中
的流动形态，你认为可以用什么办法来判断管中的流动形
态？ 3、有人说可以只用流速来判断管中的流动形态，流速 低于某一具体数值时是层流，否则是湍流，你认为这种看法 对否？在什么条件下可以只由流速的数值来判断流动形态？ 4、研究流动形态有何意义？
雷诺准数。
Re
du
经大量实验测得：当雷诺准数小于某一临界值时， 液体流动型态恒为层流；当雷诺准数大于某一临界值时， 流体流动型态恒为湍流。在上临界值与下临界值之间， 为不稳定的过渡基区域。对于圆型导管，下临界值为
2000，上临界值为4000，一般情况下，上临界值为
4000时，即可形成湍流。
第二章
实验一
实验内容
流体流动型态及临界雷诺数的测定
(一)实验目的
1883年雷诺首先在实验装置中观察到实际流体的流动存
在两种不同型态——层流和湍流，以及两种不同型态的转
变过程。 本实验的目的是通过雷诺实验装置，观察液体流动过程 的不同流型及其转变过程，测定流型转变时的临界雷诺数。
（二）实验原理 经许多实验研究者证明：流体流动存在两种截然不 同的型态，这种不同的流动型态主要由以下因素决定： 流体的密度、黏度、液体流动的速度以及设备的几何尺 寸。 将这些因素整理归纳为一个无因次的数群，称之为
（3）缓慢的逐渐增大调节阀的开度，使水通过实验导管
的流速平稳的增大。直至实验导管内直线流动的红色细流开 始发生波动时，记下水的流量和温度，以供计算下临界雷诺 数据。 （4）继续缓慢增加调节阀开度，使水流量平稳增加。这 时水管内流体的流型逐渐向湍流过渡。当流量增大到某一值 后，示踪剂一进入实验导管立即分散成雾状，这时表明流体
1
三、实验装置及流程 1－红墨水储槽； 2－
2
6
溢流稳压槽； 3－实验 管； 4－转子流量计； 5－循环泵； 6－上水
3 7 4 8
9
管； 7－溢流回水管；
5
8－调节阀； 9－储水
槽
（四）实验方法 1、实验前准备工作 （1）实验前，先用自来水充满低位水槽，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。 将适量示踪剂（红墨水）加入储瓶内备用，并尽量排尽储 瓶与针头之间管路内的空气。
（2）实验前先对流量计进行标定，作好流量标定曲线。
（3）用温度计测量水温。
2、实验操作步骤
（1）保持循环水泵转动，保持稳压溢流水槽有一定的溢
流量，以保证实验时具有稳定的压头。
（2）少许开启流量计后的调节阀，将流量调至最小值，
以便观察稳定的层流流型，然后精细调节示踪剂管路阀使示
踪剂的注入流速与实验导管中的主体流体的流速相近，一般 略低于主体流体的流速为宜。精心调节至能观察到一条平直 的红色细流为止。