雷诺实验带数据处理

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. 掌握误差分析在实验数据处理中的应用。

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式中 Q ――流体断面平均流量，L sD ----- 圆管直径，mm――流体的运动粘度,m 2;s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36((0.585 10 (T 12) 0.03361) (T 12) 1.2350) 10式中 ——水在t C 时的运动粘度，m 2：s ；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、下雷诺实验Re4QD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渡过程；3、测定液体在圆管中流动时的下临界雷诺数Re 。

二、设备外形图：三、实验原理：流体在管道中流动，有两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。

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，这时红色水与自来水同步在管路中沿轴线向前流动，红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为紊流运动。

雷诺数Re= u×d／v，根据连续方程：Au =Q ，u = Q／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 。

Q =ΔV／ΔtA=πd2／4式中：A—管路的横截面积；d —管路直径；u—流速；ν—水的粘度。

四、实验步骤1、准备工作：将水箱充水，启动水泵至实验水箱达到溢流；2、缓慢开启阀门，使玻璃管中水稳定流动，并开启红色阀门，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，使红色水在玻璃管内的流动呈紊流状态，再逐渐关小出口阀门，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。

重复三次，即可算出下临界雷诺数。

五、数据处理实验记录表实验管内径d＝15mm 水温= ℃Re = u×d／ν六、思考题1、液体流动状态及其转变说明了什么本质问题？两种流态的基本区别是什么？2、液体的流态与哪些因素有关？对实验结果进行分析讨论。

试验七雷诺试验一、试验目旳1.观测液体流动时旳层流和紊流现象。

辨别两种不一样流态旳特性, 弄清两种流态产生旳条件。

分析圆管流态转化旳规律, 加深对雷诺数旳理解。

2、测定颜色水在管中旳不一样状态下旳雷诺数及沿程水头损失。

绘制沿程水头损失和断面平均流速旳关系曲线, 验证不一样流态下沿程水头损失旳规律是不一样旳。

深入掌握层流、紊流两种流态旳运动学特性与动力学特性。

3、通过对颜色水在管中旳不一样状态旳分析, 加深对管流不一样流态旳理解。

学习古典流体力学中应用无量纲参数进行试验研究旳措施, 并理解其实用意义。

二、试验原理1.液体在运动时, 存在着两种主线不一样旳流动状态。

当液体流速较小时, 惯性力较小, 粘滞力对质点起控制作用, 使各流层旳液体质点互不混杂, 液流呈层流运动。

当液体流速逐渐增大, 质点惯性力也逐渐增大, 粘滞力对质点旳控制逐渐减弱, 当流速到达一定程度时, 各流层旳液体形成涡体并能脱离原流层, 液流质点即互相混杂, 液流呈紊流运动。

这种从层流到紊流旳运动状态, 反应了液流内部构造从量变到质变旳一种变化过程。

液体运动旳层流和紊流两种型态, 首先由英国物理学家雷诺进行了定性与定量旳证明, 并根据研究成果, 提出液流型态可用下列无量纲数来判断：Re=Vd/νRe称为雷诺数。

液流型态开始变化时旳雷诺数叫做临界雷诺数。

在雷诺试验装置中, 通过有色液体旳质点运动, 可以将两种流态旳主线区别清晰地反应出来。

在层流中, 有色液体与水互不混惨, 呈直线运动状态, 在紊流中, 有大小不等旳涡体振荡于各流层之间, 有色液体与水混掺。

2、在如图所示旳试验设备图中, 取1-1, 1-2两断面, 由恒定总流旳能量方程知：f 2222221111h g2V a p z g 2V a p z ++γ+=+γ+由于管径不变V 1=V 2 ∴=γ+-γ+=)pz ()p z (h 2211f △h 因此, 压差计两测压管水面高差△h 即为1-1和1-2两断面间旳沿程水头损失, 用重量法或体积浊测出流量, 并由实测旳流量值求得断面平均流速 , 作为lghf 和lgv 关系曲线, 如下图所示, 曲线上EC 段和BD 段均可用直线关系式表达, 由斜截式方程得:lgh f =lgk+mlgv lgh f =lgkv m h f =kv m m 为直线旳斜率式中：12ff v lg v lgh lg h lg tg m 12--=θ=试验成果表明EC=1, θ=45°, 阐明沿程水头损失与流速旳一次方成正比例关系, 为层流区。

一、实验目的1. 了解雷诺方程的基本原理和应用；2. 掌握雷诺方程的求解方法；3. 通过实验验证雷诺方程的正确性。

二、实验原理雷诺方程是描述流体运动的一种偏微分方程，它是由英国物理学家奥斯本·雷诺（Osborne Reynolds）于1883年提出的。

雷诺方程可以描述流体在层流和湍流状态下的运动规律。

雷诺方程的基本形式如下：$\frac{\partial \mathbf{u}}{\partial t} + (\mathbf{u} \cdot \nabla)\mathbf{u} = -\frac{1}{\rho} \nabla p + \nu \nabla^2 \mathbf{u}$其中，$\mathbf{u}$表示流体的速度矢量，$p$表示流体的压力，$\rho$表示流体的密度，$\nu$表示流体的运动粘度。

三、实验装置1. 实验台：用于放置实验器材；2. 流体水箱：用于盛装流体；3. 流量计：用于测量流体流量；4. 流速传感器：用于测量流体速度；5. 压力传感器：用于测量流体压力；6. 数据采集系统：用于采集实验数据。

四、实验步骤1. 将实验装置安装好，确保各部件连接牢固；2. 将流体倒入水箱，调整流量计，使流体流量稳定；3. 通过流速传感器和压力传感器采集流体速度和压力数据；4. 将采集到的数据输入数据采集系统，进行数据处理和分析；5. 根据实验数据，验证雷诺方程的正确性。

五、实验数据1. 流体流量：$Q = 0.2 \text{ m}^3/\text{s}$；2. 流体密度：$\rho = 1000 \text{ kg/m}^3$；3. 流体运动粘度：$\nu = 1.0 \times 10^{-6} \text{ m}^2/\text{s}$；4. 流体速度：$u = 0.5 \text{ m/s}$；5. 流体压力：$p = 1.0 \times 10^5 \text{ Pa}$。

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。

雷诺实验一、实验目的要求1．观察层流、紊流的流态及其转换特征；2．测定下临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则；3．掌握误差分析在实验数据处理中的应用。

二、实验原理1．实验装置图自循环雷诺实验装置图1.自循环供水器；2.实验台；3.可控硅无级调速器；4.恒压水箱；5.有色水水管；6. 稳水孔板；7.溢流板；8.实验管道；9.实验流量调节阀。

2．实验原理根据雷诺数的表达式Re=VD/ν，结合连续性方程Q=AV，得Re=4Q/(πDν)其中V表示管道中的平均流速，D表示管道直径，为水的运动粘性系数。

通过层流与紊流的运动学特点，观察、判断层流向紊流转变时的情况，并测量相应数值，按上式计算获得雷诺数。

层流向湍流转变的临界状态所测雷诺数称为上临界雷诺数，湍流向层流转变的临界状态所测雷诺数称为下临界雷诺数。

水的运动黏性系数与温度有关，可由下式计算出其中T为温度，以摄氏度为单位。

三、实验方法与步骤1．测记本实验的有关常数。

2．观察两种流态。

打开开关3使水箱充水至溢流水位，经稳定后，微微开启调节阀9，并注入颜色水于实验管内，使颜色水流成一直线。

通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态，然后逐步开大调节阀，通过颜色水直线的变化观察层流转变到紊流的水力特征，待管中出现完全紊流后，再逐步关小调节阀，观察由紊流转变为层流的水力特征。

3．测定下临界雷诺数。

(1)将调节阀打开，使管中呈完全紊流，再逐步关小调节阀使流量减小。

当流量调节到使颜色水在全管刚呈现出一稳定直线时，即为下临界状态；(2)待管中出现临界状态时，用体积法测定流量；(3)根据所测流量计算下临界雷诺数，并与公认值（2300）比较，偏离过大，需重测；(4)重新打开调节阀，使其形成完全紊流，按照上述步骤重复测量不少于三次；(5)同时用水箱中的温度计测记水温，从而求得水的运动粘度。

[注意](1)每调节阀门一次，均需等待稳定几分钟；(2)关小阀门过程中，只许渐小，不许开大；(3)随出水流量减小，应适当调小开关，以减小溢流量引发的扰动。

一、实验目的1. 观察流体流动过程中不同的流动形态及其变化过程；2. 测定流动形态变化时的临界雷诺数；3. 理解雷诺数与层流、湍流的关系；4. 掌握实验数据处理方法。

二、实验原理雷诺实验揭示了流体流动的两种基本形态：层流和湍流。

层流是指流体在管道内流动时，流体质点沿直线运动，彼此之间无宏观混合。

湍流则是指流体流动时，流体质点之间发生宏观混合，流速不均匀，产生涡流。

雷诺数（Re）是判断流体流动形态的无量纲数，其计算公式为：Re = ρvd/μ，其中ρ为流体密度，v为流体流速，d为管道直径，μ为流体粘度。

当Re较小时，流体流动为层流；当Re较大时，流体流动为湍流。

临界雷诺数是层流与湍流转变的界限。

三、实验仪器与材料1. 实验装置：自循环雷诺实验装置（包括供水器、实验台、可控硅无级调速器、恒压水箱、有色水水管、稳水隔板、溢流板、实验管道、实验流量调节阀等）；2. 实验材料：有色水、清水、压差计、计时器等。

四、实验步骤1. 调整实验装置，确保供水稳定，管道内无气泡；2. 开启供水器，调整流量，使管道内流速逐渐增大；3. 观察有色水在管道内的流动形态，记录下层流、湍流及临界雷诺数；4. 使用压差计测量管道两端的水头差，计算沿程水头损失；5. 记录实验数据，进行数据处理。

五、实验结果与分析1. 观察到当流速较小时，管道内流体质点沿直线运动，颜色均匀，无涡流，为层流；2. 随着流速增大，流体质点开始发生宏观混合，颜色逐渐变淡，出现涡流，为湍流；3. 通过实验，测得临界雷诺数为2000；4. 根据实验数据，绘制沿程水头损失与断面平均流速的关系曲线，分析层流、湍流及临界雷诺数的关系。

六、实验结论1. 雷诺实验验证了流体流动的两种基本形态：层流和湍流；2. 临界雷诺数是层流与湍流转变的界限，本实验测得临界雷诺数为2000；3. 雷诺数与流体流动形态密切相关，当雷诺数较小时，流体流动为层流；当雷诺数较大时，流体流动为湍流。

雷诺实验实验报告一、实验目的雷诺实验是研究流体流动状态的重要实验。

通过本实验，旨在观察流体在不同流速下的流动形态，确定层流与湍流的临界雷诺数，并深入理解雷诺数的物理意义及其在流体流动研究中的应用。

二、实验原理雷诺数（Reynolds Number）是用来表征流体流动状态的无量纲数，其定义为：＼Re ＝＼frac{vd\rho}｛＼mu}＼其中，＼（v\）为流体的平均流速，＼（d\）为管道直径，＼（＼rho\）为流体密度，＼（＼mu\）为流体的动力粘度。

当雷诺数小于某一临界值时，流体的流动为层流；当雷诺数大于该临界值时，流动转变为湍流。

在实验中，通过调节流量来改变流速，观察有色液体在玻璃管中的流动形态，并根据测量得到的流速、管径、流体密度和粘度计算雷诺数。

三、实验装置1、雷诺实验装置主要由水箱、水泵、试验管段、调节阀、流量计、有色液体注入装置等组成。

2、试验管段为透明玻璃管，便于观察流体的流动形态。

3、流量计用于测量流体的流量。

4、有色液体注入装置用于在流体中注入有色液体，以便清晰地观察流动形态的变化。

四、实验步骤1、熟悉实验装置，了解各部分的作用和操作方法。

2、打开水泵，使水箱中的水在试验管段中循环流动。

3、缓慢调节调节阀，从小到大逐渐改变流量。

4、在每个流量下，观察有色液体在试验管段中的流动形态，并记录下来。

5、同时，测量相应的流量、水温等数据。

6、根据测量数据计算雷诺数。

五、实验现象与分析1、当流速较小时，有色液体呈现清晰的直线状，流体的流动为层流。

此时，流体的质点沿着管轴方向作有规则的平行运动，各质点之间互不干扰。

2、随着流速的逐渐增大，有色液体开始出现波动和弯曲，但整体仍保持较为清晰的线条。

3、当流速进一步增大到某一值时，有色液体突然与周围的水完全混合，流动形态变得紊乱，此时流体的流动为湍流。

六、数据处理与结果通过测量不同流量下的流速、管径、水温等数据，并查阅相关资料获取水的密度和粘度，计算得到相应的雷诺数。