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1、雷錯實驗儀實驗指導(dǎo)書深圳大學(xué)土木工程學(xué)院2011.05雷諾實驗儀（LNY—02）實驗指導(dǎo)書一、實驗?zāi)康?、實際觀察流體的兩種型態(tài)，加深對層流和紊流的認(rèn)識。2、測定液體（水）在圓管屮流動的臨界雷諾數(shù)一即下臨界雷諾數(shù)，學(xué)會其測定的方法。二、實驗裝置實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。恒水位水箱靠溢流來維持不變的水位。在水箱的下部裝有水平放置的雷諾試驗管，實驗管與水箱相通，恒水位水箱中的水可以經(jīng)過實驗管恒定出流，實驗管的另一端裝有出水閥門，可用以調(diào)節(jié)出水的流量。閥門的下面裝有回水水箱，在恒水位水的上部裝有色液罐，其中的顏色液體可經(jīng)細(xì)管引流到實驗管的進(jìn)口
2、處。色液罐的下部裝有調(diào)節(jié)小閥門，可以用來控制和調(diào)節(jié)色液液流。雷諾儀還設(shè)有儲水箱，有水泵向?qū)嶒炏到y(tǒng)供水，而實驗的回流液體可經(jīng)集水管回流到儲水箱屮。三、實驗操作1、實驗前的準(zhǔn)備（1）打開進(jìn)水閥門后，啟動水泵，向恒水位水箱加水。（2）在水箱接近放滿時，調(diào)節(jié)閥門，使水箱的水位達(dá)到溢流水平，并保持有一定的溢流。（3）適度打開岀水閥門，使實驗管出流，此時，恒水位水箱仍要求保持恒水位，否則，可再調(diào)節(jié)閥門，使其達(dá)到恒水位，應(yīng)一直保持有一定的溢流。(注意：整個實驗過程中都應(yīng)滿足這個要求)。(4)檢查并調(diào)整電測流量裝置，使其能夠止常工作。(5)測量水溫。2、進(jìn)行
3、實驗，觀察流態(tài)具體操作如下：(1)微開出水閥門，使實驗管中水流有穩(wěn)定而較小的流速。(2)微開色液罐下的小閥門，使色液從細(xì)管中不斷流出，此時，可能看到管中的色液液流與管中的水流同步在直管中沿軸線向前流動，色液呈現(xiàn)一條細(xì)直流線，這說明在此流態(tài)下，流體的質(zhì)點沒有垂直于主流的橫向運動，有色直線沒有與周圍的液體混雜，而是層次分明的向前流動。此時的流體即為層流。(若看不到這種現(xiàn)象，可再逐漸關(guān)小閥門，直到看到有色直線為止)。(3)逐漸緩慢開大閥門至一定開度時，可以觀察到有色直線開始出現(xiàn)脈動，但流體質(zhì)點述沒有達(dá)到相互交換的程度，此時，即象征為流體流動狀態(tài)開始
4、轉(zhuǎn)換的臨界狀態(tài)(上臨界點)，當(dāng)時的流速即為臨界流速。(4)繼續(xù)開大閥門，即會出現(xiàn)流體質(zhì)點的橫向脈動，繼而色線會被全部擴散與水混合，此時的流態(tài)即為紊流。(5)此后，如果把閥門逐漸關(guān)小，關(guān)小到一定開度時，有可以觀察到流體的流態(tài)從紊流轉(zhuǎn)變到層流的臨界狀態(tài)(下臨界點)。繼續(xù)關(guān)小閥門，試驗管中會再次出現(xiàn)細(xì)直色線，流體流態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鳌?、測定臨界雷諾數(shù)Rek具體操作如下：(1)開大水閥門，并保持細(xì)管中有色液流出，使實驗管中的水流處于紊流狀態(tài)，看不到色液的流線。(2)緩慢地逐漸關(guān)小出水閥門，仔細(xì)觀察試驗管中的色液流動變化情況，當(dāng)閥門關(guān)小到一定開度時，可看到
5、試驗管中色液出口處開始有有色脈動流線出現(xiàn)，但還沒有達(dá)到轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯臓顟B(tài),此時，即象征為穩(wěn)流裝變?yōu)閷恿鞯呐R界狀態(tài)。(3)在此臨界狀態(tài)下測量岀水流的流量，具體步驟如下：1、關(guān)閉計量水箱的岀水閥門；2、扳動岀水閥門下面的岀水水咀，使出流的水流入計量水箱中；3、待水流入計量水箱中的水時(并關(guān)閉計量水箱的回水閥)，即可開始計量。(1)打開放水閥門，把計量水箱中的水放回儲水箱，再關(guān)閉閥門。(2)按(1)、(2)步驟重復(fù)測量3次。(1)將測試結(jié)果記入實驗記錄表中?！咀ⅰ勘緦嶒炁_II型加裝電測流量裝置。四.實驗數(shù)據(jù)計算和處理1、實驗記錄表次數(shù)WtQ臨界流速臨
6、界雷諾數(shù)附注1(ml)(s)(m3/s)Vk(m/s)Rek實驗管內(nèi)徑2d=mm3水溫：°C2、實驗數(shù)據(jù)計算Rei<=式中r誥Q」m/s；[m3/s]v—水運動粘度（根據(jù)實驗水溫,從水的粘溫曲線上查得）A—試驗管內(nèi)橫截面積[irf]五、實驗分析與討論1.流態(tài)判據(jù)為何采用無量綱參數(shù)，而不采用臨界流速？2.為何認(rèn)為上臨界雷諾數(shù)無實際意義，而采用下臨界雷諾數(shù)作為層流與紊流的判據(jù)？實測下臨界雷諾數(shù)為多少？3.雷諾實驗得出的圓管流動下臨界雷諾數(shù)為2300,而目前有些教科書中介紹釆用的下臨界雷諾數(shù)是2000,原因何在？4?試結(jié)合紊動機理實驗的觀察，分析由
7、層流過渡到紊流的機理何在？5.分析層流和紊流在運動學(xué)特性和動力學(xué)特性方面各有何差異？
