雷诺实验带数据处理

实验报告开课学院：建筑工程学院实验课程：流体力学教学实验实验项目名称： 1.雷诺实验 2.孔口与管嘴出流实验实验项目性质：教学实验实验时间：专业班级：学生学号与姓名：指导教师：雷诺实验指导书一、实验目的观察管道中不同流量下液体的流动状态的变化情况（层流、紊流及其转变情况），并通过实验测定管道内液体的下临界速度V c从而可以列表计算出下临界雷诺数Re c。

二、实验内容在实验中观察层流、紊流的流态特征，通过实测测定下临界速度的方法计算出下临界雷诺数，并在实验后对雷诺数的影响因素进行分析。

三、实验原理层流条件下，流体质点不发生各向紊动和混杂，流动呈现规则有秩序的成层流动；紊流条件下，由于粘性力对质点的束缚作用降低，质点容易偏离其原来的运动方向，形成无规则的脉动混杂甚至产生可见尺度的涡旋。

在本实验中，颜色水随玻璃管内主流一起流动，颜色水流线代表了管内主流的流动状态。

由流体力学可知：层流与紊流流态的判别标准就是下临界雷诺数Re c，可表示为，式中d为玻璃管内径；ν为流体的运动粘性系数，μ为流体的动力粘性系数，ρ为流体的密度，V c为流体的临界速度。

水的运动粘性系数ν与温度的关系为：。

四、实验装置与仪器1、实验装置2、仪器设备：1）雷诺实验台1套；2）酒精温度计1只；3）秒表1只；4）玻璃量杯1只（刻度为1000ml）。

五、实验步骤1、开启进水开关，向水箱内注水。

到达一定水位高度，并保持适当的溢流，使水箱内水位稳定。

在实验期间如出现水位变化时，应缓慢调节进水开关确保水箱内水位稳定。

2、打开玻璃管放水开关，待管内空气排出后，松开颜色水管开关使颜色水随玻璃管内主流一起流动。

3、缓慢关小放水开关降低管内流速，同时观察玻璃管内颜色水变动情况，直到颜色水变为一条稳定的直线，此时即为紊流转变为层流的下临界状态。

此时需要用体积法测量管道内的流量，即用量杯和秒表测量流量。

具体做法是：用量杯接住管道出口的流量，同时按下秒表计时，等量杯内接住一定量体积的液体后移开量杯并同时按下秒表停止计时，然后用体积除以时间即可计算出流量。

雷诺实验一、实验目的1、观察流体在不同流态（层流和紊流）时流体质点的运动规律；2、观察流体由层流变紊流、紊流变层流时的水力特征；3、测定下临界雷诺数，掌握圆管流态的判别准则；4、学习应用无量纲参数进行实验研究的方法，了解其实用意义。

二、实验要求1、观察层流和紊流两种流态；2、测量、记录实验数据，计算下临界雷诺数。

三、 实验原理流体流动存在两种不同状态：即层流和紊流，其阻力性质也不相同。

本实验采用如图1所示的自循环雷诺实验装置。

在实验过程中，保持水箱4中的水位恒定，即总水头不变。

当出水调节阀9开度较小时，开启有色水管5的阀门，则有色水与自来水同步在管路中沿轴线方向流动，有色水呈一条水平直线，其流体质点没有垂直于主流方向上的横向运动，即有色水流束没有与周围液体掺混，此时流动处于层流状态。

当出水调节阀9逐渐开大时，管路中的有色水流束开始振荡，不再与管道轴线平行，此时流动呈过渡状态。

当出水调节阀9开度继续增大，则有色水流束开始破裂，呈现不规则的状态，并发生横向掺混，遍及整个管道，即有色水在流动过程中完全扩散，已完全分不清有色水流束了，此时流动呈紊流状态。

流体的运动状态可根据有色水散开与否作定性判别，而定量判别可依据雷诺数Re 的大小来判定。

经典雷诺实验得到的下临界值为2320，工业上可依据雷诺数是否大于2000来判定流动是否处于紊流状态。

雷诺数Re 定义式可作如下变化，即4VV q d d Re Kq v dv ρυυμπ====式中 K ——常数，4K dvπ=； ρ——液体密度，kg/m 3；υ——液体在管道中的平均流速，m/s ；d ——管道内径，m ； μ——液体的动力黏度，Pa ⋅s ；v——液体的运动黏度，m2/s；q——体积流量，m3/s。

V四、实验所需仪器、设备、材料（试剂）1．实验装置简图实验装置及各部分名称如图1所示。

图1 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10. 稳压筒11.传感器12. 智能化数显流量仪2. 装置说明与操作方法供水流量由无级调速器调控，使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进口前水体稳定度。

一、实验目的1. 观察流体流动的层流和湍流现象；2. 研究雷诺数与流体流动状态的关系；3. 掌握实验原理和实验方法；4. 提高对流体力学基本概念的理解。

二、实验原理雷诺实验是研究流体流动的经典实验之一，由法国工程师雷诺在1883年发明。

实验原理如下：1. 流体在管道中流动存在两种流动状态：层流和湍流；2. 层流时，流体质点呈平行流动，速度分布均匀；3. 湍流时，流体质点呈不规则流动，速度分布不均匀；4. 雷诺数（Re）是判断流体流动状态的准则，其表达式为：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；5. 当Re较小时，流体呈层流；当Re较大时，流体呈湍流。

三、实验设备与材料1. 实验台；2. 实验管道；3. 流量计；4. 雷诺数测定装置；5. 计时器；6. 水和颜料。

四、实验步骤1. 准备实验装置，将实验管道连接好，并检查无泄漏；2. 调节实验管道的入口阀门，使管道内的流速稳定；3. 将实验管道内充满水，并加入适量的颜料；4. 通过流量计调节入口阀门，改变管道内的流速；5. 观察流体流动状态，记录不同流速下的雷诺数；6. 根据实验数据，绘制雷诺数与流速的关系曲线；7. 分析实验结果，验证雷诺数与流体流动状态的关系。

五、实验结果与分析1. 实验结果：通过实验，我们观察到当流速较小时，流体呈层流状态，流速较大时，流体呈湍流状态。

根据实验数据，我们绘制了雷诺数与流速的关系曲线，发现当Re小于2000时，流体呈层流；当Re大于4000时，流体呈湍流。

2. 分析：实验结果表明，雷诺数与流体流动状态密切相关。

当Re较小时，流体呈层流；当Re较大时，流体呈湍流。

这与实验原理相符。

六、实验结论1. 雷诺实验验证了流体流动的层流和湍流现象；2. 雷诺数是判断流体流动状态的准则，其表达式为：Re = ρvd/μ；3. 当Re较小时，流体呈层流；当Re较大时，流体呈湍流；4. 本实验验证了雷诺数与流体流动状态的关系，提高了对流体力学基本概念的理解。

实验一 雷诺试验一、实验目的与要求1、观察流体流动轨迹随流速的变化情况，通过转子流量计改变流量观察流体的流动型态，并对层流和湍流的现象进行比较；2、计算雷诺数并比较雷诺数值与流动型态的关系，确定临界雷诺准数。

二、实验原理雷诺实验揭示了重要的流体流动机理，当流体流速较小时，流体质点只沿流动方向作一维的运动，与其周围的流体间无宏观的混合即分层流动，这种流动形态称层流或滞流。

流体流速增大至一定程度后，流体质点除流动方向（沿管轴方向）上的流动外，还向其它方向作随机的运动，即存在流体质点的不规则的脉动，流体质点彼此混合并有旋涡生成，这种流动形态称湍流或紊流。

层流与湍流是两种完全不同的流动型态。

除流速u 外，管径d ，流体粘度μ和密度ρ，对流动形态也有影响，雷诺将这些影响流体流动形态的因素用雷诺准数（或雷诺数） Re 表示。

即：μρdu =Re一般情况下： Re<2000 层流区 2000<Re<4000 过渡区 Re>4000 湍流区三、实验装置1.示踪剂瓶；2.稳压溢流水槽；3.试验导管；4.转子流量计；5.示踪剂调节阀；6.水流量调节阀；7.上水调节阀；8.放风阀图1 雷诺实验装置四、实验方法实验前准备工作：1.实验前，先用自来水充满稳压溢流水槽。

将适量示踪剂（红墨水）加入贮瓶内备用，并排尽贮瓶与针头之间管路内的空气。

2.实验前，先对转子流量计进行标定，作好流量标定曲线。

3.用温度计测定水温。

实验操作步骤：（一）、先做演示实验，观察滞流与湍流时流速分布曲线形态。

1、在玻璃管中流体为静止状态下迅速加入墨水，让墨水将指针附近2-3厘米的水层染上颜色，然后停止加入墨水。

2、慢慢打开水流量阀，并逐渐加大流量至一定的值后，观察墨水随流体流动形成的流速分布曲线形态。

(二)、确定不同流动形态下的临界雷诺准数。

1、打开水源上水阀使高位槽保持少量的溢流，维持高位槽液面稳定，以保证实验具有稳定的压头。

雷诺实验实验报告书
《雷诺实验实验报告书》
实验目的：通过雷诺实验，研究流体在管道中的流动规律，探讨雷诺数与流体
流速、管道直径之间的关系。

实验原理：雷诺实验是通过在管道中流动的流体，根据雷诺数的大小，来判断
流体的流动状态。

雷诺数的大小与流体的流速、管道直径有关，当雷诺数小于
一定值时，流体呈现层流状态；当雷诺数大于一定值时，流体呈现湍流状态。

实验装置：实验装置主要包括水泵、水箱、流量计、管道等。

实验步骤：
1. 将实验装置搭建好，并保证各个部件连接紧密，无漏水现象。

2. 调节水泵的流量，使得流速适中。

3. 开启水泵，让流体通过管道流动。

4. 使用流量计测量流体的流速。

5. 根据测得的数据，计算雷诺数。

6. 根据实验结果，绘制雷诺数与流速、管道直径的关系曲线。

实验结果与分析：通过实验测得的数据，我们得出了雷诺数与流速、管道直径
之间的关系曲线。

实验结果表明，当雷诺数小于一定值时，流体呈现层流状态；当雷诺数大于一定值时，流体呈现湍流状态。

同时，我们还发现了雷诺数与流速、管道直径之间的定量关系，这为我们进一步研究流体流动规律提供了重要
的参考。

结论：通过雷诺实验，我们成功地研究了流体在管道中的流动规律，探讨了雷
诺数与流速、管道直径之间的关系。

实验结果对于工程领域的流体传输、管道
设计等具有一定的指导意义。

总结：雷诺实验是研究流体流动规律的重要手段，通过实验我们可以深入了解流体的流动状态，为工程实践提供重要的参考依据。

希望通过本次实验，能够对流体力学有所了解，为今后的研究和工作提供帮助。

实验二 雷 诺 数 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度过程3、 测定液体在圆管中流动时的下临界雷诺数2c e R二、 实验原理及实验设备流体在管道中流动，由两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。

雷诺数的物理意义，可表征为惯性力与粘滞力之比。

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，这是红色水与自来水同步在管路中沿轴线向前流动，红颜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微紊流运动。

图1雷诺数实验台示意图1.水箱及潜水泵2.接水盒3. 上水管4. 接水管5.溢流管6. 溢流区7.溢流板8.水位隔板9. 整流栅实验管 10. 墨盒 11. 稳水箱 12. 输墨管 13. 墨针 14.实验管15.流量调节阀雷诺数表达式e v dR ν⋅=，根据连续方程：A=v Q ，Qv 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 。

tVQ ∆=42d A π=式中：A —管路的横截面积；d —实验管内径；V —流速；ν—水的粘度。

三、实验步骤1、准备工作：将水箱充满，将墨盒装上墨水。

启动水泵，水至经隔板溢流流出，将进水阀门关小，继续向水箱供水，并保持溢流，以保持水位高度H 不变。

2、缓慢开启阀门7，使玻璃管中水稳定流动，并开启红色阀门9，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15，使红色水在玻璃管内的流动呈紊流状态，在逐渐关小出口阀门15，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。

雷诺实验装置实验说明手册上海同广科教仪器有限公司2014年8月雷诺实验说明书一、实验目的1、观察流体在管内流动时的两种不同型态。

2、观察层流状态下管路中流体速度分布状态。

3、测定流动形态与雷诺数Re 之间的关系及临界雷诺数值。

二、实验内容1、根据测定参数计算Re 并判断流体流动的流型；2、确定临界雷诺值三、实验原理1、概述在实际化工生产中，许多过程都涉及到流体流动的内部细节，尤其是流体的流动现象。

故而了解流体的流动形态极其重要。

本实验装置便于观察，结构简单能使学生对流体流动的两种形态有更好的认识。

2、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。

如果管路尾部阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均流速v ，这时候如果微启颜色水盒阀门，带色水就会与无色水在管路中沿轴线同步向前流动，带色水呈一条带色直线，其流动质点没有垂直于主流方向的横向运动，带色水线没有与周围的液体混杂，层次分明的在管路中流动。

此时，在速度较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。

如果将尾部阀门逐渐开大，管路中的带色直线出现脉动，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。

如果将尾部阀门继续开大，出现流动质点的横向脉动，使色线完全扩散与无色水混合，此时流体的流动状态为紊流运动。

由于雷诺数：υdv =Re 式中：d ─管径（m ）v－流体流速（m/s）υ－流体的运动粘度（m 2/s）根据连续方程：A·v= Q式中：A－管路的横截面积（m 2）24d Aπ=Q ─流量（m3/s）实验时我们测出在Δt时间内流入计量水箱中流体的体积ΔV，然后据公式:流量VQt∆=∆，就可根据流量值计算出流体的流速，进而得出流体在不同流态时的雷诺数。

雷诺准数是判断流体流动类型的准数，一般认为，Re≤2000为层流；Re≥4000为湍流；2000＜Re＜4000为不稳定的过渡区。

实验一 雷诺试验一、实验目的与要求1、观察流体流动轨迹随流速的变化情况，通过转子流量计改变流量观察流体的流动型态，并对层流和湍流的现象进行比较；2、计算雷诺数并比较雷诺数值与流动型态的关系，确定临界雷诺准数。

二、实验原理雷诺实验揭示了重要的流体流动机理，当流体流速较小时，流体质点只沿流动方向作一维的运动，与其周围的流体间无宏观的混合即分层流动，这种流动形态称层流或滞流。

流体流速增大至一定程度后，流体质点除流动方向（沿管轴方向）上的流动外，还向其它方向作随机的运动，即存在流体质点的不规则的脉动，流体质点彼此混合并有旋涡生成，这种流动形态称湍流或紊流。

层流与湍流是两种完全不同的流动型态。

除流速u 外，管径d ，流体粘度μ和密度ρ，对流动形态也有影响，雷诺将这些影响流体流动形态的因素用雷诺准数（或雷诺数） Re 表示。

即：μρdu =Re一般情况下： Re<2000 层流区 2000<Re<4000 过渡区 Re>4000 湍流区三、实验装置1.示踪剂瓶；2.稳压溢流水槽；3.试验导管；4.转子流量计；5.示踪剂调节阀；6.水流量调节阀；7.上水调节阀；8.放风阀图1 雷诺实验装置四、实验方法实验前准备工作：1.实验前，先用自来水充满稳压溢流水槽。

将适量示踪剂（红墨水）加入贮瓶内备用，并排尽贮瓶与针头之间管路内的空气。

2.实验前，先对转子流量计进行标定，作好流量标定曲线。

3.用温度计测定水温。

实验操作步骤：（一）、先做演示实验，观察滞流与湍流时流速分布曲线形态。

1、在玻璃管中流体为静止状态下迅速加入墨水，让墨水将指针附近2-3厘米的水层染上颜色，然后停止加入墨水。

2、慢慢打开水流量阀，并逐渐加大流量至一定的值后，观察墨水随流体流动形成的流速分布曲线形态。

(二)、确定不同流动形态下的临界雷诺准数。

1、打开水源上水阀使高位槽保持少量的溢流，维持高位槽液面稳定，以保证实验具有稳定的压头。

重庆师范大学 化工基础实验报告 实验名称：雷诺试验

姓 名 成 绩 班 级 学 号 同组姓名 实验日期 年 月 日

指导教师 批改日期 年 月 日 一、实验预习（30分） 1、实验装置预习（10分） ＿＿＿＿＿年＿＿＿＿月＿＿＿＿日

指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）；成绩 2、实验仿真预习（10分） ＿＿＿＿＿年＿＿＿＿月＿＿＿＿日

指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）；成绩 3、预习报告（10分） 指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）：成绩 (一)、实验目的 1、观察流体流动轨迹随流速的变化情况； 2、建立滞流和湍流两种流动形态和滞流时导管中流速分布的感性认识；

3、确定临界雷诺准数。 (二)、实验原理 雷诺揭示了重要的流体流动机理，即根据流速的大小,流体有两中不同的形态。当流体流速较小时，流体质点只沿流动方向作一维的运动，与其周围的流体间无宏观的混合即分层流动这种流动形态称层流或滞流。流体流速增大大某个值后，流体质点除流动方向上的流动外，还向其它方向作随机的运动，即存在流体质点的不规则的脉动，这种流体形态称湍流。

雷诺将一些影响流体流动形态的因素用 Re表示。 Re=duρ/μ 一般 层流区 Re<2000 过渡区 2000 湍流区 Re>4000 (三)、实验装置流程

下图是流态实验装置图。它由能保持恒定水位的水箱，试验管道及能注入有色液体的部分等组成。实验时，只要微微开启出水阀，并打开有色液体盒连接管上的小阀，色液即可流入圆管中，显示出层流或湍流状态。

实验装置流程： 1

2 3 7 4

5 6

1、高位墨水瓶； 2、进水管；3、溢流管 4、高位水箱； 5、玻璃管；6、排水管； 7、转子流量计；

(四)、实验步骤 1、开启电流开关向水箱充水，使水箱保持溢流。

2、微微开启泄水阀及有色液体盒出水阀，使有色液体流入管中。调节泄水阀，使管中的有色液体呈一条直线，此时水流即为层流。此时

图1雷诺实验装置流程图 用体积法测定管中过流量。 3、慢慢加大泄水阀开度，观察有色液体的变化，在某一开度时，有色液体由直线变成波状形。此时水流即为过渡流。再用体积法测定管中过流量。 4、继续逐渐开大泄水阀开度，使有色液体由波状形变成微小涡体扩散到整个管内，此时管中即为湍流。并用体积法测定管中过流量。 5、以相反程序，即泄水阀开度从大逐渐关小，再观察管中流态的变化现象。并用体积法测定管中过流量。 二、实验操作及原始数据表（30分）

《化工原理》实验指导书冯治宇编沈阳大学生物与环境工程学院目录实验一：雷诺实验实验二：流体沿程阻力损失的测定实验三：流体局部阻力损失的测定实验四：孔板流量计流量系数的测定实验五：离心泵特性曲线的测定课程编号：1414341课程类别：学科必修课程适用层次：本科适用专业：环境工程课程总学时：64 适用学期:第四学期实验学时：10 开设实验项目数：5撰写人：冯治宇审核人：王英刚教学院长：马德顺实验一：雷诺实验一、实验目的与要求观察层流和紊流的物理现象以及相互转换的特征，了解雷诺数的测定和计算。

实验前认真预习；实验中严格按照规定操作；实验后认真总结。

二、实验类型验证型。

三、实验原理及说明在管流动的问题中，流体的流动常受到压力、重力、粘滞力、弹性力和表面张力等各种力的影响，其中与流体关系最大的是粘滞力，即由真实流体所具有的粘性而产生的力，使得流体的流动呈现两种差异性较大的流态—层流和紊流，这两种流动现象的区别可由惯性力与粘滞力的比值体现出来。

实验中可发现，当玻璃管内流体的流动速度较小时，可以看到颜色水呈明显的直线形状（层流）；当节流阀逐渐开大颜色水开始抖动，断断续续，最后染色线扩散到整个玻璃管中。

染色线开始扩散时的流体平均速度，称为临界速度。

当流体速度超过临界速度时，流体分子的动量增加，使惯性力大于粘滞力，流体分子发生上下左右不规则的混合，这种流动称为紊流。

雷诺数计算公式：式中l为特征尺寸（m）；u为流体的平均速度（m/s）；ρ为流体密度（kg/m3）；μ为流体动力粘度（Pa﹒s）；q v为流量（m3/s）；A为管路截面积（m2）。

流态稳定性的根据雷诺数判定：R e < 2000, 层流；2000<R e < 4000, 过渡流；R e > 4000紊流。

图1 实验原理示意图当流速小时，染料自始自终均呈一直线，且不向周围扩散，称为层流；而当速度很大时，管内染料则将整支管子染色，且向周围扩散，称为紊流。