流體力學(xué)雷諾數(shù)實(shí)驗(yàn)

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1、量測(cè)實(shí)驗(yàn)八雷諾實(shí)驗(yàn)（一）目的要求1、測(cè)定沿程水頭損失與斷面平均流速的關(guān)系，并確定臨界雷諾數(shù)。2、加深對(duì)不同流態(tài)的阻力損失規(guī)律的認(rèn)識(shí)。（二）儀器設(shè)備設(shè)備如圖II-8-1所示。另備打氣筒一個(gè)、量筒一個(gè)、秒表一只、溫度計(jì)一只。圖II-8-1雷諾實(shí)驗(yàn)儀（局部）（三）實(shí)驗(yàn)原理1、列量測(cè)段1—1與2—2斷面的能量方程:p

2、Y2g7<+,Jw(l—2)rh于是等直徑管道恒定均勻流，所以％=匕，0嚴(yán)。2，hg=即沿程水頭損失等于量測(cè)段的測(cè)壓管水頭差:hf=(Z]+—)-(z2+^~)將斷面1一1與斷面2-2的測(cè)圧管接至斜比圧計(jì)上，其傾斜角為Q,令斜比壓計(jì)測(cè)壓管液面高程的讀數(shù)為y

3、及^2,則hf=(V,-V2)sinnfhf由于量測(cè)段長(zhǎng)度為乙則水力坡度丿=丄。L2、用體積法測(cè)定流量W利用量筒與秒表，得到量筒盛水的時(shí)間T及T時(shí)段內(nèi)盛水的體積W。則流量＜2=—,相應(yīng)的斷面平均流速V=^,其屮A為管道過水?dāng)嗝娑e。A3、量測(cè)水溫，查相關(guān)曲線得運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)u或用下式計(jì)算:(cni2/s)0.017751+0.0337F+0.000221"式中/為水溫；單位：°C4、根據(jù)已知的管徑d和實(shí)測(cè)得到的斷面平均流速V以及水的運(yùn)動(dòng)粘滯性系數(shù)"則nJ得到相應(yīng)于不同流速時(shí)的雷諾數(shù):V（四）方法步驟1、啟動(dòng)水泵，向高位水箱充水，并使高位水箱稍有溢水。再全開管道上的尾

4、閥，以沖洗管道。2、關(guān)閉尾閥，松開比壓計(jì)上端三通管止水夾進(jìn)行排氣。待管道和測(cè)壓管內(nèi)的氣體排凈后，用打氣筒經(jīng)三通管端頭向比圧計(jì)注入圧縮空氣，使兩測(cè)管水面降至測(cè)圧管中部便于測(cè)讀處,再將止水夾夾緊三通管頂端，以防止壓縮氣體外泄。拔去打氣筒，檢查兩測(cè)管屮水面是否齊平；若不平，則應(yīng)進(jìn)行調(diào)整或重新排氣。3、從紊流做到層流。將尾閥打到一定的開度（斜比壓計(jì)上測(cè)壓管液而的讀數(shù)差約為10厘米左右），開始實(shí)驗(yàn)，待水流穩(wěn)定后，測(cè)讀V"JW、卩便完成了第一個(gè)測(cè)次。并立即計(jì)算出Q、V和然后逐次關(guān)小尾閥，重復(fù)上述操作與測(cè)讀，一直做到管道出流幾乎成滴淋狀，此時(shí)斜比壓計(jì)上測(cè)壓管液面的讀數(shù)差約為1毫

5、米左右，則為完成了從紊流到層流的全部實(shí)驗(yàn)過程。4、再從層流做到紊流，逐次開大尾閥，按上述操作逐次測(cè)讀。（若時(shí)間有限，可不做此步驟）。5、實(shí)驗(yàn)過程屮，每半小時(shí)量測(cè)一次水溫，用水溫平均值計(jì)算運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)6、對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算。在坐標(biāo)紙上以lo酎為縱座標(biāo)，log#為橫坐標(biāo)（注意最好縱橫座標(biāo)為1:1）,點(diǎn)繪logJ-logV相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及曲練標(biāo)出層流區(qū)和紊流區(qū)數(shù)據(jù)點(diǎn)的線性趨勢(shì)線及趨勢(shì)線方程；從該曲線上確定出下臨界流速點(diǎn)，并計(jì)算出下臨界流速值以和臨界雷諾數(shù)Rj的值。（五）注意事項(xiàng)管流流態(tài)實(shí)驗(yàn)（亦稱雷諾實(shí)驗(yàn)）的技術(shù)性比較強(qiáng)，必須精心操作，才能取得反映真實(shí)情況的成果。1、試

6、驗(yàn)過程屮尾閥只能朝一個(gè)方向關(guān)小或開大，不能弄錯(cuò)關(guān)與開的順序。尾閥順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為關(guān)小，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為開大。2、應(yīng)盡可能減少外界對(duì)水流的干擾，在實(shí)驗(yàn)過程屮，要保持環(huán)境安靜，不要碰撞管道以及與管道有聯(lián)系的器件及桌子，要仔細(xì)輕巧地操作，尾閥開度的改變對(duì)水流也是一個(gè)干擾，因而操作閥門要輕微緩慢。3、尾閥開度的變化不宜過大。當(dāng)流速較大時(shí)，斜比壓計(jì)上的讀數(shù)差改變大約在2cm左右為宜。當(dāng)接近臨界區(qū)Rcf（2300?2000）,即斜比壓計(jì)上讀數(shù)差約為1.5cm左右以后，每次調(diào)節(jié)反映在斜比壓計(jì)上的讀數(shù)差改變應(yīng)控制在1-2mm以內(nèi)。一個(gè)單程的量測(cè)（從紊流到層流；或從層流到紊流），應(yīng)做15~

7、2（）個(gè)以上的測(cè)次，預(yù)計(jì)全部實(shí)測(cè)的雷諾數(shù)約在500?&）0（）之間,但在雷諾數(shù)小于2500以下時(shí)約需10個(gè)測(cè)次才能保證實(shí)驗(yàn)成果比較完滿。此時(shí)調(diào)節(jié)尾閥應(yīng)特別細(xì)心。4、每調(diào)節(jié)一次尾閥，必須等待3分鐘，使水流穩(wěn)定后，方可進(jìn)行測(cè)量。5、用體積法測(cè)流量時(shí)，量水時(shí)間越長(zhǎng)，則流量越精確，尤其在小流量時(shí)，應(yīng)該注意盡量有較長(zhǎng)的盛水時(shí)間。6、暈測(cè)水溫時(shí)，要把溫度計(jì)放在水屮來讀數(shù)，不可將它拿出水面Z外讀數(shù)。（六）量測(cè)與計(jì)算1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管徑d=cm；量測(cè)段長(zhǎng)度L-cm；水溫/=°C；2、數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表（見表8?1）。3、成果整理管道過水面積A二cm2；比壓計(jì)傾斜率sina=;運(yùn)動(dòng)粘性系

8、數(shù)=cm2/so分別以log丿和logV為縱橫坐標(biāo)（比例用1:1）,把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)點(diǎn)繪在坐標(biāo)紙上。并定出紊流向?qū)恿鬓D(zhuǎn)化的臨界點(diǎn)，由臨界點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的logU的值，查反對(duì)數(shù)得Jl!V=VA.,故可得到臨界雷諾數(shù)為：rZV有條件時(shí)，可利用Excel表格處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。（七）回答問題1、實(shí)驗(yàn)成果的評(píng)價(jià)；2、為什么上、下臨界雷諾數(shù)數(shù)值會(huì)不一樣?3、若將管道傾斜放置，對(duì)臨界雷諾數(shù)是否有影響？為什么？表弘1雷諾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表（單位以s、snv計(jì)）測(cè)次比壓計(jì)讀數(shù)水頭損失hf（cm）水力坡度J體積W(cm3)時(shí)間T(s)測(cè)量Q(cm3/s)流速V(cnVs)RelogVlo

9、gJV,c