如何进行雷诺实验？

17.1.1 实验目的

（1）观察流体在管内流动的两种不同形态。

（2）确定临界雷诺数。

17.1.2 基本原理

流体流动有两种不同形态，即层流和湍流。流体做层流流动时，其质点做平行于管轴的直线运动；湍流时流体质点在沿管轴流动的同时还做着杂乱无章的随机运动。雷诺准数是判断流动形态的准数。若流体在圆管内流动，则雷诺准数可用下式表示：

式中　d——管径，m；

u——流速，m/s；

ρ——流体密度，kg/m3；

μ——流体黏度，Pa·s。

一般认为，当Re＜2000时，流动形态为层流；当Re＞4000时，流动形态为湍流。Re数在两者之间，有时为层流，有时为湍流，流型不确定，与环境条件有关。

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。

17.1.3 实验装置及设备描述

主要设备及仪表：

（1）水箱(www.xing528.com)

前、后两面装有玻璃，可供观察，其尺寸为：长2m，宽0.45m，高0.6m。

（2）玻璃试验管

管径d为27mm，全长为1.8m，其中扩大口长度为300mm，最大直径为120mm。

（3）细缝流量计

玻璃罩内装有细缝流量计，它由管径为25mm的紫铜管制成，铜管内细缝宽度为2.5mm，刻度为0～210mm；玻璃罩高230mm，内径为142mm，壁厚为5mm，附有细缝刻度与流速关系的校验曲线图。

实验装置如图17-1所示。实验装置中的水箱安置于水泥平台上，实验时应尽可能避免一切震动影响，方能获得较为满意的实验结果。

图17-1 雷诺实验装置图

1—水箱；2—玻璃试验管；3—颜色水瓶；4—细缝流量计；5—进水槽；6—进水阀；7—出口阀；8—排水阀；9—颜色水旋塞；10—温度计；11—细钢针头；12—溢流口；13—排水旋塞

水通过进水阀6不断加入，为了保持水位恒定和避免波动水由进口管先流入进水槽5，而后溢流而出，其中，多余的水经水箱的溢流口排入下水道中。玻璃试验管2呈水平位置浸没于水箱内，水由扩大口进入玻璃管，经出口阀7流入细缝流量计4计量，然后排入下水道。流速由出口阀调节。玻璃瓶3内装有红颜色水，它借助于本身的位头经装在玻璃管中心细钢针头11注入玻璃管内，由此可观察水在玻璃管中流动的状态。

17.1.4 实验参考数据

水温t＝14℃

续表