演示实验1 雷诺实验

§1-1 雷诺实验一、实验目的1.观察流体流动时各种流动型态；2.观察层流状态下管路中流体速度分布状态；3.测定流动型态与雷诺数Re 之间的关系及临界雷诺数值。

二、实验原理概述流体在流动过程中有两种截然不同的流动状态，即层流和湍流。

它取决于流体流动时雷诺数.Re 值的大小。

雷诺数：Re = dυρ/μ式中：d －管子内径，mυ－流体流速，m.s-1ρ－流体密度，kg .m-3μ－流体粘度，kg .m−1 . s−1实验证明，流体在直管内流动时，当Re ≤2000时属层流；Re ≥4000时属湍流；当Re 在两者之间时，可能为层流，也可能为湍流。

流体于某一温度下在某一管径的圆管内流动时，Re 值只与流速有关。

本实验中，水在一定管径的水平或垂直管内流动，若改变流速，即可观察到流体的流动型态及其变化情况，并可确定层流与湍流的临界雷诺数值。

三、装置和流程本实验装置和流程图如下图。

图1 流体流动型态测定装置流程图水由高位槽1，流经观察管2，流量调节阀5，流量计6，然后排入地沟。

示踪物（墨水）由墨水瓶3 经墨水阀4，管2 至地沟。

其中1 为水槽，2 为玻璃观察管，3 为墨水瓶，4、5 为阀，6 为转子流量计。

四、操作步骤一、测定不同流动形态时的雷诺数：1）检查所有阀门处于关闭状态，向墨水瓶内注入墨水（示踪剂）。

2）将高位槽注满水。

3）待溢流管内有水流出时，调节进水龙头开度，使溢流管内有少量溢流。

（溢流管内有少量溢流即可，否则会影响雷诺准数的测定）。

4）打开“排气阀”，待墨水流出，关闭“排气阀”，打开墨水阀”，调节墨水流量至墨水呈细线状。

5）稍稍打开“流量调节阀5”，使墨水呈稳定直线状流动后，记录流量计的读数。

6）从50 L/h开始，从小到大调节，逐渐加大水量，并同时调节墨水阀，每调节一次记录流量计读数和观察到的流动形态。

记录墨水线开始波动以及墨水与清水全部混合时的流量计读数。

7）当流量超过300 L/h后，再将水量由大变小，重复以上观察，并记录各转折点处的流量计读数。

第二章化工原理实验实验一、雷诺实验一、实验目的：1．建立“滞流和湍流两种流动形态”的感性认识；2．观察雷诺准数与流体流动类型的相互关系；3．观察滞流时流体在圆管内的速度分布曲线；二、实验原理：1．滞流时，流体质点做直线运动，即流体分层流动，与周围的流体无宏观的混合，湍流时，流体质点呈紊乱地向各方向作随机的脉动，流体总体上仍沿管道方向流动。

2．雷诺准数是判断实际流动类型的准数。

若流体在圆管内流动，则雷诺准数可用下式表示：（2-1）一般认为，当Re≤2000时，流体流动类型属于滞流；当Re≥4000时，流动类型属于湍流；而Re值在2000～4000范围内是不稳定的过渡状态，可能是层流也可能是湍流，取决于外界干扰条件。

如管道直径或方向的改变、管壁粗糙，或有外来振动等都易导致湍流。

3．对于一定温度的流体，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，观察在不同雷诺准数下流体流型的变化。

理论分析和实验证明,滞流时的速度沿管径按抛物线的规律分布。

中心的流速最大，愈近管壁流速愈慢。

湍流时由于流体质点强烈分离与混合，所以速度分布曲线不再是严格的抛物线，湍流程度愈剧烈，速度分布曲线顶部的区域愈广阔而平坦，但即使湍流时，靠近管壁区域的流体仍作滞流流动，这一层称为滞流内层或滞流底层，。

它虽然极薄，但在流体中进行热量和质量的传递时，产生的阻力比流体的湍流主体部分要大得多。

三、实验装置及流程：1．实验装置示意图及流程图2-1 雷诺实验——装置示意图及流程1．溢流管；2．小瓶；3．上水管；4．细管；5．水箱；6．水平玻璃管；7．出口阀门实验装置如图2-1所示，图中水箱内的水由自来水管供给，实验时水由水箱进入玻璃管（玻璃管供观察流体流动形态和滞流时管路中流速分布之用）。

水量由出口阀门控制，水箱内设有进水稳流装置及溢流管，用以维持平稳而又恒定的液面，多余水由溢流管排入下水道。

2．实验仿真界面图2-2 雷诺实验——仿真界面四、实验步骤：1、实验步骤（1）雷诺实验1）打开进水阀，使自来水充满高位水箱；2）待有溢流后，打开流量调节阀；3）缓慢地打开红墨水调节阀；4）调节流量调节阀，并注意观察滞流现象；5）逐渐加大流量调节阀的开度，并注意观察过渡流现象；6）进一步加大流量调节阀的开度，并注意观察湍流现象；7）由孔板流量计测得流体的流量并计算出雷诺准数；8）关闭红墨水调节阀，然后关闭进水阀，待玻璃管中的红色消失，关闭流量调节阀门，结束本次实验。

化⼯原理实验讲义（应化）实验⼀雷诺实验⼀、⽬的与要求1、通过实验了解圆管内流体流动情况，建⽴流型概念。

2、通过流量的测定、雷诺数的计算和圆管内流线的特征，判断流体的流动型态，并测定临界雷诺数。

3、测定流体在圆形直管中层流、湍流的速度分布图。

⼆、实验原理流体作稳态流动时，其流动型态基本分为滞流（层流）、湍流两种，这两种流型的过渡状态称为过渡流。

流体流动的型态与流体的密度、粘度及流道的直径有关。

这可⽤雷诺准数来判断，⼀般为：Re≤2000为滞流Re≥4000为湍流2000三、实验主要仪器及主要技术数据实验主要仪器：雷诺仪、秒表、量筒实验主要数据：实验管道有效长度L=600mm外径d =30mm内径d i=26mm四、实验⽅法1、准备⼯作（1）向墨⽔储瓶中加⼊适量的⽤⽔稀释过的墨⽔。

（2）调整墨⽔细管出⼝的位置，使它位于实验管道的中⼼线上。

（3）轻轻打开墨⽔流量调节夹，使墨⽔从墨⽔咀流出，排出墨⽔管内空⽓，关闭调节夹。

2、雷诺实验过程（1）关闭流量出⼝调节阀，打开储⽔槽进⽔阀，使⾃来⽔充满⽔槽，并使槽内溢流堰具有⼀定的溢流量。

（2）轻轻打开管道出⽔阀门，使流体缓慢流过实验管道，排出管内⽓体。

（3）调节储⽔槽下部的出⽔阀开度，调节储⽔槽液位，使其保持恒定。

（4）缓慢地适当打开墨⽔流量调节夹，墨⽔⾃墨⽔咀流出，待墨线稳定后，即可看出当前⽔流量下实验管道中墨⽔的流线。

根据流线判断流型，并⽤秒表、量筒测定流体流量。

（5）适当的增⼤管道出⽔阀开度，通过调节储⽔槽下部的出⽔阀和进⽔阀控制储⽔槽液位，并维持⼀定的⽔槽溢流板溢流量。

适当调整墨⽔流量，使墨线清晰，稳定后，测定较⼤流量下实验管内的流动状况。

如此反复，可测得⼀系列不同流量下的流型，并判断临界流型。

3、速度分布图的测定与上述雷诺数测定相似，通过流量调节及墨线线形的判断，分别判定流型为层流、湍流时对应的管道出⽔阀的开度范围。

⾸先使储⽔槽液位恒定（此时，可通过调节储⽔槽的进⼝阀和出⼝阀使液位稳定），瞬时开关墨⽔流量调节夹，在墨⽔咀出⼝处形成⼀个墨团，观察墨团端⾯特征，打开管道出⽔阀（使出⽔阀开度在所测定流型的开度范围），观察墨团端⾯随流体流动时的变化，记下管道末端墨团端⾯的形态后，通过调节储⽔槽的进⼝阀和出⼝阀调节储槽液位，使其恒定。

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、实验背景1883年，雷诺通过实验发现到液流中存在着层流和湍流两种流态：流速较小时，水流有条不紊的呈现层状有序的直线运动，流层间没有质点掺混，这种流态称为层流；当流速增大时，流体质点做杂乱无章的无序的运动，流层间质点掺混，这种流态称为湍流。

雷诺实验还发现存在着湍流转变为层流的临界流速0V ，而0V 又与流体的粘性，圆管的直径d 有关。

若要判别流态，就要确定各种情况下的0V 值。

雷诺运用量纲分析的原理，对这些相关因素的不同量值作出排列组合再分别进行实验研究，得出了无量纲数——雷诺数e R ，以此作为层流与紊流的判别依据，使复杂问题得以简化。

经反复测试，雷诺得出圆管流动的下临界雷诺数值为2320，工程上，一般取之为2000。

当e R <2320时，管中流态为层流，反之，则为湍流。

雷诺简介奥斯本 雷诺（Osborne Reynolds)，英国力学家、物理学家和工程师。

1842年8月23日生于北爱尔兰的贝尔法斯特，1912年2月21日卒于萨默塞特的沃切特。

1867年毕业于剑桥大学王后学院。

1868年出任曼彻斯特欧文学院（以后改名为维多利亚大学）的首席工程学教授，1877年当选为皇家学会会员，1888年获皇家勋章，1905年因健康原因退休。

他是一位杰出的实验科学家，由于欧文学院最初没有实验室，因此他的许多早期试验都是在家里进行的。

他于1883年发表了一篇经典性论文──《决定水流为直线或曲线运动的条件以及在平行水槽中的阻力定律的探讨》。

这篇文章以实验结果说明水流分为层流与紊流两种形态，并提出以无量纲数Re （后称为雷诺数）作为判别两种流态的标准。

他还于1886年提出轴承的润滑理论，1895年在湍流中引入有关应力的概念。

雷诺兴趣广泛，一生著述很多，其中近70篇论文都有很深远的影响。

这些论文研究的内容包括力学、热力学、电学、航空学、蒸汽机特性等。

他的成果曾汇编成《雷诺力学和物理学课题论文集》两卷。

一、实验目的1. 观察流体在管道中的层流和湍流现象，了解两种流态的特征和产生条件。

2. 学习雷诺数的概念及其在流体流动中的应用。

3. 掌握雷诺实验的基本原理和操作方法。

二、实验原理雷诺实验是一种经典的流体力学实验，用于研究流体在管道中的流动状态。

实验原理如下：1. 流体流动存在两种基本状态：层流和湍流。

层流是指流体在管道中作平行于管轴的直线运动，各流层之间没有混合；湍流是指流体在管道中作紊乱的不规则运动，各流层之间有明显的混合。

2. 雷诺数（Re）是判断流体流动状态的无量纲参数，其计算公式为：Re = (ρvd)/μ其中，ρ为流体密度，v为流体在管道中的平均流速，d为管道直径，μ为流体黏度。

3. 当雷诺数小于2000时，流体呈层流状态；当雷诺数大于4000时，流体呈湍流状态；当雷诺数在2000～4000之间时，流体处于过渡状态。

三、实验器材1. 雷诺实验装置：包括管道、水箱、流量计、调速器、有色水等。

2. 测量工具：尺子、秒表、计算器等。

四、实验步骤1. 将实验装置组装好，检查各部件是否正常。

2. 向水箱中加入一定量的有色水，并打开水流，使有色水在管道中流动。

3. 调节调速器，使管道中的流速逐渐增大。

4. 观察管道中的流态变化，记录层流和湍流现象出现的临界流速。

5. 计算不同流速下的雷诺数，分析流体流动状态。

6. 根据实验数据，绘制雷诺数与流速的关系曲线。

五、实验结果与分析1. 实验结果表明，当流速较小时，管道中的流态为层流，表现为流体分层流动，各流层之间没有明显混合。

2. 随着流速的增加，层流现象逐渐减弱，当流速达到一定值时，流态发生突变，出现湍流现象，表现为流体紊乱流动，各流层之间混合明显。

3. 根据实验数据，计算得到的临界雷诺数与理论值基本吻合。

4. 分析实验数据，绘制雷诺数与流速的关系曲线，发现两者呈线性关系。

六、实验总结1. 雷诺实验是一种经典的流体力学实验，用于研究流体在管道中的流动状态。

1雷诺实验1.1 实验目的（1）了解管内流体质点的运动方式，了解流体在不同流动形态时的特点。

（2）观察圆直管内流体作层流、过渡流、湍流时的流动形态，测定临界雷诺数。

（3）观察流体流动的速度分布，测定出不同流动型态对应的雷诺数。

1.2 实验内容通过控制水的流量，观察管内红线的流动形态来理解流体质点的流动状态，并分别记录不同流动形态下的流体流量值，计算出相应的雷诺准数。

1.3 实验原理流体在圆管内的流型可分为层流、过渡流、湍流三种状态。

流体流动的速度u、流体的粘度μ、流体的密度ρ以及流体流经的管道直径d直接影响着流体的流动形态。

这四个因素可以用雷诺数表示为：雷诺准数：Re =（1-1）式中：d ——管径，m；u——流体的流速，m/s；μ ——流体的粘度，Ns/m2；ρ——流体的密度，kg/m3。

当Re ≤ 2000时，流体质点运动非常有规律，为直线运动并且相互平行，此时流体为层流流动。

层流流动时，管截面上速度分布呈现抛物线分布。

当Re ≥ 4000时，流体质点除了沿水流方向流动外，其他方向也会出现不规则的脉动现象，此时流体为湍流流动。

当2000 ≤ Re ≤ 4000 时，流体的流动形态处于层流和湍流中间的过渡状态，成为过渡流。

1.4 实验装置的基本情况1. 实验设备流程示意图见图-1：图-1 雷诺实验装置流程图1-下口瓶；2-调节夹；3-进水阀；4-高位槽；5-测试管；6-排气阀；7-温度计；8-溢流口；9-调节阀；10-转子流量计；11-排水阀2. 实验装置主要技术参数：实验管道有效长度L＝1000 mm；外径Do＝30 mm；内径Di＝25mm。

1.5 实验操作步骤1. 实验前准备工作（1）向广口试剂瓶中加入适量用蒸馏水稀释过的红墨水，调节红墨水，使其充满软胶管。

（2）实验前应仔细调整示踪剂注入管的位置，使其位置处于实验管道的中心线上。

（3）关闭水流量调节阀、排气阀，打开进水阀、排水阀，向高位水箱注水，使水充满水箱并产生溢流。

实验一 雷诺实验和柏努利实验雷诺实验一、实验目的1、建立对层流（滞流）和湍流两种流动类型的直观感性认识；2、观测雷诺数与流体流动类型的相互关系；3、观察层流中流体质点的速度分布。

二、基本原理流体流动类型与雷诺数的关系μρdu =Re （1-1）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。

确定了温度及流量，即可由仪器铭牌上的图查取雷诺数。

当流体的流速较小时，管内流动为层流，管中心的指示液成一条稳定的细线通过全管，与周围的流体无质点混合；随着流速的增加，指示液开始波动，形成一条波浪形细线；当速度继续增加，指示液将被打散，与管内流体充分混合。

三、实验装置图1-1雷诺实验示意图1、墨水罐2、墨水阀3、进水阀4、高位水槽5、溢流管6、流态观察管7、转子流量计8、排水阀四、操作要点a)开启进水阀，使高位槽充满水，有溢流时即可关闭（若条件许可，此步骤可在实验前进行，以使高位槽中的水经过静置消除旋流，提高实验的准确度）。

b)开启排水阀及墨水阀，根据转子流量计的示数，利用仪器上的对照图查得雷诺数，并列表记录之。

c)逐渐开大排水阀，观察不同雷诺数时的流动状况，并把现象记入表中。

d)继续开大排水阀，到使红墨水与水相混旋，测取此时流量并将相应的雷诺数记入表中。

e)观察在层流中流体质点的速度分布：层流中，由于流体与管壁间及流体与流体间内摩擦力的作用，管中心处流体质点速度较大，愈靠近管壁速度愈小，因此在静止时处于同一横截面的流体质点，开始层流流动后，由于速度不同，形成了旋转抛物面（即由抛物线绕其对称轴旋转而形成的曲面）。

下面的演示可使同学们直观地看到这曲面的形状。

预先打开红墨水阀，使红墨水扩散为团状，再稍稍开启排水阀，使红墨水缓慢随水运动，则可观察到红墨水团前端的界限，形成了旋转抛物面。

五、数据记录层流R e<900 湍流R e>1800六、思考题1、流体的流动类型与雷诺准数的值有什么关系？答：2、为什么要研究流体的流动类型？它在化工过程中有什么意义？答：六、实验讨论柏努利实验 (流体机械能转换实验)一、实验目的1、通过实测静止和流动的流体中各项压头及其相互转换，验证流体静力学原理和柏努利方程；2、通过实测流速的变化和与之相应的压头损失的变化，确定两者之间的关系。

雷诺实验一、实验背景1883年，雷诺通过实验发现到液流中存在着层流和湍流两种流态：流速较小时，水流有条不紊的呈现层状有序的直线运动，流层间没有质点掺混，这种流态称为层流；当流速增大时，流体质点做杂乱无章的无序的运动，流层间质点掺混，这种流态称为湍流。

雷诺实验还发现存在着湍流转变为层流的临界流速0V ，而0V 又与流体的粘性，圆管的直径d 有关。

若要判别流态，就要确定各种情况下的0V 值。

雷诺运用量纲分析的原理，对这些相关因素的不同量值作出排列组合再分别进行实验研究，得出了无量纲数——雷诺数e R ，以此作为层流与紊流的判别依据，使复杂问题得以简化。

经反复测试，雷诺得出圆管流动的下临界雷诺数值为2320，工程上，一般取之为2000。

当e R <2320时，管中流态为层流，反之，则为湍流。

雷诺简介奥斯本 雷诺（Osborne Reynolds)，英国力学家、物理学家和工程师。

1842年8月23日生于北爱尔兰的贝尔法斯特，1912年2月21日卒于萨默塞特的沃切特。

1867年毕业于剑桥大学王后学院。

1868年出任曼彻斯特欧文学院（以后改名为维多利亚大学）的首席工程学教授，1877年当选为皇家学会会员，1888年获皇家勋章，1905年因健康原因退休。

他是一位杰出的实验科学家，由于欧文学院最初没有实验室，因此他的许多早期试验都是在家里进行的。

他于1883年发表了一篇经典性论文──《决定水流为直线或曲线运动的条件以及在平行水槽中的阻力定律的探讨》。

这篇文章以实验结果说明水流分为层流与紊流两种形态，并提出以无量纲数Re （后称为雷诺数）作为判别两种流态的标准。

他还于1886年提出轴承的润滑理论，1895年在湍流中引入有关应力的概念。

雷诺兴趣广泛，一生著述很多，其中近70篇论文都有很深远的影响。

这些论文研究的内容包括力学、热力学、电学、航空学、蒸汽机特性等。

他的成果曾汇编成《雷诺力学和物理学课题论文集》两卷。

雷诺实验雷诺实验一、实验背景1883 年，雷诺通过实验发现到液流中存在着层流和湍流两种流态：流速较小时，水流有条不紊的呈现层状有序的直线运动，流层间没有质点掺混，这种流态称为层流；当流速增大时，流体质点做杂乱无章的无序的运动，流层间质点掺混，这种流态称为湍流。

雷诺实验还发现存在着湍流转变为层流的临界流速 V ，而V 又0 0与流体的粘性，圆管的直径d 有关。

若要判别流态，就要确定各种情况下的V 值。

0雷诺运用量纲分析的原理，对这些相关因素的不同量值作出排列组合再分别进行实，以此作为层流与紊流的判别依据，使复验研究，得出了无量纲数——雷诺数 Re杂问题得以简化。

经反复测试，雷诺得出圆管流动的下临界雷诺数值为 2320，工程上，一般取之<2320 时，管中流态为层流，反之，则为湍流。

为 2000 。

当Re雷诺简介奥斯本雷诺 (Osborne Reynolds) ，英国力学家、物理学家和工程师。

1842 年 8 月 23 日生于北爱尔兰的贝尔法斯特， 1912年 2 月 21 日卒于萨默塞特的沃切特。

1867 年毕业于剑桥大学王后学院。

1868 年出任曼彻斯特欧文学院(以后改名为维多利亚大学)的首席工程学教授， 1877 年当选为皇家学会会员， 1888年获皇家勋章， 1905 年因健康原因退休。

他是一位杰出的实验科学家，由于欧文学院最初没有实验室，因此他的许多早期试验都是在家里进行的。

他于 1883 年发表了一篇经典性论文── 《决定水流为直线或曲线运动的条件以及在平行水槽中的阻力定律的探讨》。

这篇文章以实验结果说明水流分为层流与紊流两种形态，并提出以无量纲数 Re (后称为雷诺数)作为判别两种流态的标准。

他还于 1886 年提出轴承的润滑理论， 1895 年在湍流中引入有关应力的概念。

雷诺兴趣广泛，一生著述很多，其中近 70 篇论文都有很深远的影响。

这些论文研究的内容包括力学、热力学、电学、航空学、蒸汽机特性等。

实验一 雷诺实验和柏努利实验雷诺实验一、实验目的1、建立对层流（滞流）和湍流两种流动类型的直观感性认识；2、观测雷诺数与流体流动类型的相互关系；3、观察层流中流体质点的速度分布。

二、基本原理流体流动类型与雷诺数的关系μρdu =Re （1-1）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。

确定了温度及流量，即可由仪器铭牌上的图查取雷诺数。

当流体的流速较小时，管内流动为层流，管中心的指示液成一条稳定的细线通过全管，与周围的流体无质点混合；随着流速的增加，指示液开始波动，形成一条波浪形细线；当速度继续增加，指示液将被打散，与管内流体充分混合。

三、实验装置图1-1雷诺实验示意图1、墨水罐2、墨水阀3、进水阀4、高位水槽5、溢流管6、流态观察管7、转子流量计8、排水阀四、操作要点a)开启进水阀，使高位槽充满水，有溢流时即可关闭（若条件许可，此步骤可在实验前进行，以使高位槽中的水经过静置消除旋流，提高实验的准确度）。

b)开启排水阀及墨水阀，根据转子流量计的示数，利用仪器上的对照图查得雷诺数，并列表记录之。

c)逐渐开大排水阀，观察不同雷诺数时的流动状况，并把现象记入表中。

d)继续开大排水阀，到使红墨水与水相混旋，测取此时流量并将相应的雷诺数记入表中。

e)观察在层流中流体质点的速度分布：层流中，由于流体与管壁间及流体与流体间内摩擦力的作用，管中心处流体质点速度较大，愈靠近管壁速度愈小，因此在静止时处于同一横截面的流体质点，开始层流流动后，由于速度不同，形成了旋转抛物面（即由抛物线绕其对称轴旋转而形成的曲面）。

下面的演示可使同学们直观地看到这曲面的形状。

预先打开红墨水阀，使红墨水扩散为团状，再稍稍开启排水阀，使红墨水缓慢随水运动，则可观察到红墨水团前端的界限，形成了旋转抛物面。

五、数据记录层流R e<900 湍流R e>1800六、思考题1、流体的流动类型与雷诺准数的值有什么关系？答：2、为什么要研究流体的流动类型？它在化工过程中有什么意义？答：六、实验讨论柏努利实验 (流体机械能转换实验)一、实验目的1、通过实测静止和流动的流体中各项压头及其相互转换，验证流体静力学原理和柏努利方程；2、通过实测流速的变化和与之相应的压头损失的变化，确定两者之间的关系。

雷诺实验一、 实验目的1、 观察层流、紊流的流态及其相互转换的过程；2、 描述层流及紊流的水力特征。

二、 基本原理dvK KQ dvQ g vd ππρ44Re ====其中：Re ----- 雷诺数 V ------ 流速 D ------ 管径 ρ------ 密度g ------- 重力加速度 Q ------ 流量三、 实验装置实验主界面如下图所示：进入实验后首先要打开进水阀门。

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。

循环水打开后，还应打开红墨水阀门。

然后再打开排水阀并察看流量。

点击玻璃管，通过弹出的录像查看流体的流动状态。

授权后可以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。

调节不同流量，多次记录排水阀不同开度下的流量。

五、数据处理打开画面左边的数据处理，授权后如果在实验过程中点击了自动记录，实验数据将被自动记录下来，也可以手动在表格中输入数据。

下面是未经计算的原始数据记录界面：对测量数据进行计算，授权后可以自动计算。

在实验报告部分，可以通过点击保存键对实验数据进行保存；可以通过点击加载键对实验数据进行加载；可以通过点击报表键，对实验数据进行打印。

在数据处理方面，可以通过整组删除键实现对一组数据的删除。

点击自动计算按钮，自动计算出雷诺数击流动类型。

下面是实验计算示例：如果在前面已经进行了计算，点击绘制曲线，将自动画出雷诺数与流量关系曲线。

柏努利方程仪实验一、实验目的：1、 通过实测静止和流动的流体中各项压头及相互转换验证流体静力学原理和柏努利方程。

2、 通过实测流速的变化和与之相适应的压头损失的变化确定两者之间的关系。

二、基本原理：流动的流体具有三种机械能：位能，动能和静压能，这三种能量可以相互转换。

在没有摩擦损失且不输入外功的情况下，流体在稳定流动中流过的各界面上的机械能总和是相等的。

在有摩擦而没有外功输入时，任意两截面间的机械能的差即为摩擦损失。

雷诺实验
一、实验目的
观察液体在圆管中的流动形态，并测定下临界雷诺数。

二、实验原理
液体在流动时，有两种流态，即层流和紊流，可用雷诺数Re来判断液体流动的流态，其表达式为：
υd
Re＝
ν
式中υ——液体在管中的平均速度（m/s）；
d ——实验管段的内径（m）；
ν——液体运动黏性系数（m2/s）
水的运动黏性系数与温度有关，可由下表查出：
从层流转变成紊流时的Re称为上临界雷诺数Re'k，从紊流转变成层流时的Re称为下临界雷诺数Re k，目前公认的是Re k＝2300。

本实验只测定下临界雷诺数Re k。

三、实验设备
实验所用雷诺实验台如下图：
温度计一只；秒表一个。

四、实验步骤
1. 插上电源插头，打开进水阀门，使水箱进水并保持恒定水位；
2. 开亮灯光，全开实验玻璃管A的阀门B。

微开色液C下的管阀D，使色液流入实验管A。

可看到色液与水流迅速混合，此时液流为紊流流态。

3. 慢慢关闭B，同时观察A中水流状况。

当看到A中色液刚出现一条细的线流时，即为从紊流转变为层流时的下临界状态。

迅速测量流量及水温，记录数据。

4. 再次开大B，使A中成为紊流，重复3，共4～5次。

5. 实验完毕，整理仪器设备，关闭电源灯光、各种阀门，放光水箱中的水。

五、问题讨论
1. 层流、紊流两种水流流态的外观表现是怎样的？
2. 破坏层流的主要物理原因是什么？
实验报告完成日期年月日
指导教师签字。

实验一流动演示实验（一）雷诺实验一、实验目的１、观察流体在管内流动的不同流态。

２、层流和湍流的判别。

二、实验原理流体流动有两种不同流态，即层流和湍流。

流体作层流流动时，其流体质点作平行于管轴的直线运动，喘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。

雷诺数是判断流动型态的特征数。

若流体在圆管内流动，雷诺数可用下式表示Re =μρ⋅⋅ud式中：d ——管内径，m;u ——流速, m∕s，ρ——流体密度, k g∕m³，μ——流体黏度，Pa•s。

一般，Re < 2000时，流动型态为层流；Re > 4000时，流动为喘流。

在两者之间时，有时为层流，有时为喘流，流动型态与环境有关。

对于一定温度下的流体，在特定的圆管内流动时，雷诺数仅与流速有关。

本实验通过改变水在管内的流速，观察流体在管内流动型态的变化。

三、实验装置实验装置见图１-1。

图中4为高位槽，实验时水由此高位槽进入玻璃管5。

槽内设有溢流槽3，用以维持平稳、恒定的液面。

实验时打开流量控制阀7，水即由高位槽进入观察用的玻璃管5中，着色水由高位玻璃瓶1经阀9调节流量，通过针形孔进入玻璃管5中心处。

调节阀门7和阀门9，改变流体流速，可以在玻璃管5内观察到不同的流动形态。

流量很小，流体处于层流时，着色水的流动呈一条直线；随着水流量的逐渐加大，着色水由直线开始抖动，继而着色水被扰动成波状前进；随着水流量的继续加大，着色细线变为螺旋前进，再增大流量则出现断裂、旋涡、混合，最后完全与水流主体混在一起，整个水都染上了颜色。

四、实验内容和主要实验步骤１、打开进水阀，向高位槽4送水，使高位槽内的水成溢流状态，以保持高位槽内液位恒定。

２、关闭水流量控制阀7，打开着色水流量控制阀9，观擦着色此时在玻璃管中的状态。

当着色水流出5cm左右后，缓慢打开水流量控制阀7，使水流量尽可能的小，观察层流时流速分布曲线的性状及层流时着色水的流动情况。

３、待玻璃管内的层流流动稳定后，缓慢调节流量控制阀7, 逐渐增大水的流量，观察着色水的流动有何变化，并测定流量，计算不同流动型态时的雷诺数。

实验一雷诺实验一、实验目的1、观察流体在管内的两种不同流动形态2、找出层流，湍流所对应的Re范围3、观察层流时管路中流体的速度分布状况4、确定层流变为湍流时的临界雷诺数二、实验原理：Re=duρ/μRe<2000 层流，2000<Re<4000,过渡流，Re>4000，湍流三、实验方法1、实验前的准备工作(1)必要时调整红水细管4的位置,使它处于实验管道6的中心线上。

(2 向红水储瓶 2 中加入适量的用水稀释过的红墨水。

(3) 关闭流量调节阀10、7、9,打开进水阀3,使自来水充满水槽,•并使其有一定的溢流量。

(4) 轻轻打开阀门10,让水缓慢流过实验管道。

使红水全部充满细管道中。

2、雷诺实验的过程(1)调节进水阀,维持尽可能小的溢流量。

(2)缓慢地适当打开红水流量调节夹 ,即可看到当前水流量下实验管内水的流动状况，读取流量计的流量并计算出雷诺准数。

(3)增大进水阀3 的开度，在维持尽可能小的溢流量的情况下提高水的流量。

并同时根据实际情况适当调整红水流量,即可观测其他各种流量下实验管内的流动状况。

读取流量计的流量并计算出雷诺准数。

3、流体在圆管内作流体速度分布演示实验（1）首先将进口阀 3打开，关闭出口阀门7。

（2）将红水流量调节夹打开，使红水滴落在不流动的实验管路（3）突然打开放水阀门10，在实验管路中可以清晰地看到红水流动所形成的速度分布。

4、实验结束时的操作（1）关闭红水流量调节夹,使红水停止流动。

（2）关闭进水阀 3,使自来水停止流入水槽。

（3）待实验管道的红色消失时,关闭阀门10。

（4）若日后较长时间不用,请将装置内各处的存水放净。

四、实验注意事项：做滞流时,为了使滞流状况能较快地形成,而且能够保持稳定,需要注意以下几点：1、本实验示踪剂采用红墨水，它由红墨水贮瓶，经连接软管注入试验导管。

红墨水的注射速度应与主体流体流速相近（略低些为宜），因此，随着水流速的增大，需相应地细心调节红墨水注射流量，才能得到较好的实验效果。