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1、3.5流体流动状态判别实验一、实验目的1. 观察层流、湍流流态及其转捩特征；2. 测定临界雷诺数,掌握圆管流态判别准则;3. 学习引进无量纲参数进行实验研究的方法,并了解其实用意义二、实验装置本实验的装置如下图所示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.有色水管;6.稳水孔板;7.溢流板;8.实验管道;9.实验流量调节阀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。本恒压水箱还设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到35分钟。有色水经有色水水管5注入实验管道8，可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染，有色指示水采用自行消色的
2、专用色水。三、实验原理Re=Vd=4Q=kQ;k-4vndvndv四、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学特征，待管中出现完全湍流后，再逐步关小调节阀，观察由紊流转变为层流的水力学特征。3. 测定下临界雷诺数。（1）将调节阀打开，使管中呈完全湍流态，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
3、状态时，用体积法或电测法测定流量；（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，使其形成完全湍流，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。a. 每调节阀门一次，均需等待稳定几分钟；b. 关小阀门过程中，只许渐渐变小，不许开大；c. 随出水流量减小，应适当调小开关，以减少溢流量引发的扰动。4测定上临界雷诺数。逐渐开启调节阀，使管中水流由层流过渡到紊流，当色水线刚开始散开时，即为上临界状态，测定上雷诺数12次。五、实验成果及要求1. 记录、计算有关常数：实验装置台号No管径d=cm水温t=C运动粘度0.017751+0.0337t+0.000221t2cm2s计算常数K=scm32.整理、记录计算表实验次序颜色水线形态水体积V（cm3）时间T(s)流量Q(cm3/s)雷诺数Re阀门开度增减（）0）备注实测下临界雷诺数（平均值）R=e注：颜色水形态指：稳定直线、稳定略弯曲、直线摆动、直线抖动，断续、完全散开等。六、实验分析与讨论1.流态判据为何采用雷诺数,而不直接采用临界流速?2. 为何认为上临界雷诺数无实际意义,而采用下临界雷诺数作为层流与湍流的判据?3. 影响正确测量下临界雷诺数值的因素有哪些？如何克服？4. 试分析层流和湍流在运动学特征和动力学特征方面有何差异?#
