雷諾實驗裝置實驗目的實驗原理
雷諾揭示了重要的體動機理,即根據速的大小,體有兩中不同的形態。反映了沿程阻力系數λ是與態密切相關的參數,計算λ值確定水的態
定義
1883年英家雷諾(Reynolds)通過實驗發現液體在動中存在兩種內結構不同的態:層和紊。同時也發現,層的沿程水頭損失hf與速次方成正比,紊的hf與速的1.75~2.0次方成正比;在層與紊之間存在過渡區,hf與速的變化規律不明確。
雷諾揭示了重要的體動機理,即根據速的大小,體有兩種不同的形態。當體速較小時,體質點只沿動方向作維的運動,與其周圍的體間無宏觀的混合即分層動這種動形態稱為層或滯。體速增大到某個值后,體質點除動方向上的動外,還向其它方向作隨機的運動,即存在體質點的不規則脈動,這種體形態稱為湍。
反映了沿程阻力系數λ是與態密切相關的參數,計算λ值確定水的態。
液體態的判別是用無量綱數雷諾數Re作為判據的。
雷諾數是由速v、水力半徑R和運動粘滯系數υ組成的無量綱數,所以雷諾數Re表示慣性力與粘滯力的比值關系,當Re較小時,說明粘滯力占主導,液體為層;反之則為紊。
實驗目的
1、觀察液體動時的層和紊現象。區分兩種不同態的征,搞清兩種態產生的條件。分析圓管態轉化的規律,加深對雷諾數的理解。
2、測定顏色水在管中的不同狀態下的雷諾數及沿程水頭損失。繪制沿程水頭損失和斷面平均速的關系曲線,驗證不同態下沿程水頭損失的規律是不同的。步掌握層、紊兩種態的運動學性與動力學性。
- 通過對顏色水在管中的不同狀態的分析,加深對管不同態的了解。學習古典體力學中應用無量綱參數行實驗研究的方法,并了解其實用意義。
實驗原理
1、液體在運動時,存在著兩種根本不同的動狀態。當液體速較小時,慣性力較小,粘滯力對質點起控制作用,使各層的液體質點互不混雜,液呈層運動。當液體速逐漸增大,質點慣性力也逐漸增大,粘滯力對質點的控制逐漸減弱,當速達到定程度時,各層的液體形成渦體并能脫離原層,液質點即互相混雜,液呈紊運動。這種從層到紊的運動狀態,反應了液內結構從量變到質變的個變化過程。
液體運動的層和紊兩種型態,由英物理學家雷諾行了定性與定量的證實,并根據研究結果,提出液型態可用下列無量綱數來判斷:
Re=Vd/ν
Re稱為雷諾數。液型態開始變化時的雷諾數叫做臨界雷諾數。
在雷諾實驗裝置中,通過有色液體的質點運動,可以將兩種態的根本區別清晰地反映出來。在層中,有色液體與水互不混慘,呈直線運動狀態,在紊中,有大小不等的渦體振蕩于各層之間,有色液體與水混摻。
因為管徑不變V1=V2△h
所以,壓差計兩測壓管水面差△h即為1-1和1-2兩斷面間的沿程水頭損失,用重量法或體積濁測出量,并由實測的量值求得斷面平均速,作為lghf和lgv關系曲線,如下圖所示,曲線上EC段和BD段均可用直線關系式表示,由斜截式方程得:
實驗設備
它由能保持恒定水位的水箱,試驗管道及能注入有色液體的分等組成。實驗時,只要微微開啟出水閥,并打開有色液體盒連接管上的小閥,色液即可入圓管中,顯示出層或紊狀態。 圖7-1自循環液體兩種態演示實驗裝置圖
1、自循環供水器;2、實驗臺;3、可控硅無調速器;4、恒壓水箱;
5、有色水水管;6、穩水孔板;7、溢板;8、實驗管道;9、實驗量調節閥
供水量由無調速器調控,使恒壓水箱4始終保持微溢的程度,以提口前水體穩定度。本恒壓水箱還設有多道穩水隔板,可使穩水時間縮短到3~5分鐘。有色水經水管5注入實驗管道8,可據有色水散開與否判別態。為防止自循環水污染,有色示水采用自行消色的用有色水。?