雷 诺 实 验
一、实验目的
1、了解流体在圆管内的流动形态及其与雷诺数Re的关系。
2、观察流体在圆管内做稳定层流及湍流两种情况下的速度分布。
3、观察湍流时壁面处的层流内层。
二、实验原理
雷诺数
，一般情况下Re<（2000~3000）时，流动形态为层流，Re>4000时流动形态为湍流。
测出水流量q，可计算出对应的Re。
三、实验装置
在300×400×500的有机玻璃溢流水箱内安装有一根内径为25、长为1330毫米的长有机玻璃管，玻璃管进口作成喇叭形以保证水能平稳地流入管内，在进口端中心处插入注射针头，通过小橡皮管注入显色剂——红墨水。自来水源源不断流入水箱，并从上部溢流口排出，管内水的流速可由管路下游的阀门控制。
本实验消耗和自备设施：水和红墨水：
四、实验方法与现象观察
1、开启上水阀至溢流槽出现溢流，为保证水面稳定，应维持少量溢流。
2、缓和开启实验出口阀门。开放气阀放出玻璃管内空气（有上下两个放气阀，上面的不能关闭，下面的不能开启，不过影响不大，上面的用夹子取代排气泡，下面的可以直接放水冲走气泡），调节红墨水阀（调解显示剂流速与管内水流速度一致）。
3、自小到大再自大到小调解流量（每次一格），计算流型转变的临界雷诺数（上限和下限两个数，可以用两次的进行比较，观察是否差别较大，分析原因）。
4、观察层流和湍流时速度分布侧形的差别。
5、观察湍流时壁面处的层流内层。
操作时的补充说明
1、显色剂要求，物理性质基本与主体流体一致，所以本实验采用红墨水，即水中加一些颜料，物理性质基本与水相同。
2、由于红墨水的密度大于水的密度，因此为使从针头出来的红墨水线不发生沉降，需对红墨水用水稀释50%左右，这时候，沉降不明显。另外，由于红墨水线发生热扩散，随着流动会出现水线变粗的趋势。
3、在观察层流流动时，当把水量调足够小的情况下（在层流范围），禁止碰撞设备，甚至周围环境的震动、以及水面风的吹皱均会对线型造成影响。为防止上水时造成的液面波动，上水量不能太大，维持少量溢流即可。
4、红墨水流量太大，超过管内实际水流速度，容易造成红墨水的波动；太小，红墨水线不明显不易观测。这需要教师的实际操作摸索。
5、在观察层流速度分布时，需预先将流量调节到层流，然后用手堵住出口，在喇叭口内注入大量红墨水，然后放开水流动，观测红墨水的形状；在观测湍流时的速度分布和层流底层现象时，需预先将流量调节到最大，方法同上。
注意事项
1、在移动该装置时，注意平稳；虽然玻璃厚度较厚且经过钢化处理，但毕竟是玻璃，严禁磕碰。
2、长期不用时，应将水放净，并用湿软布轻擦拭玻璃箱，防止水垢等杂物粘在玻璃上；用布将上口盖住以免灰尘落入。
3、在冬季造成室内温度达到冰点时，水箱内严禁存水。
误差分析
1、 溢流水箱上水波动引起误差？
2、 有机玻璃管中泥沙（地下水未经过滤）和气泡（水塔中低温高压水的溶解度大）所引起的误差？
3、 人员说话、走动等引起的误差？
第二篇：演示实验二 雷诺实验
演示实验二 雷诺实验
一、实验目的
1、建立对层流（湍流）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
流体的流动类型与雷诺数的关系。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外，还有管径（或当量管径）d，流体的密度ρ及粘度μ，由此四个物理量组成的无因次数群Re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，在此区间流型可能表现为层流，也可能表现为湍流。
从雷诺数的定义式Re = d uρ/µ来看对同一个仪器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，即可求出雷诺数。
注意：
雷诺实验要求减少外界干扰，严格要求时应在有避免震动设施的房间内进行。如果条件不具备，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，层流的雷诺数上界达不到2300，只能达到1600左右。
层流时红墨水成一线流下，不与水相混。
湍流时红墨水与水混旋，分不出界限。
三、实验装置及仪器
实验设备见图1：液面保持一定高度的水箱与玻璃测试管相连，水箱上放有颜色水瓶，用出口阀调节流量，用孔板流量计测定流量。
实验管道有效长度: L＝600 mm
外径: Do＝30 mm
内径: Di＝23.5mm
孔板流量计孔板内径: do＝9.0 mm
四、实验步骤
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7,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7,让流体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) 同上面的三.1.(3)。
(2) 同上面的三.1.(4)。
(3) 调节进水阀,维持尽可能小的溢流量。
(4) 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（层流流动如下图二示）。测取此时流量并计算出雷诺准数。
图二、层流流动示意图
(5) 因进水和溢流造成的震动,有时会使实验管道中的红水流束偏离管的中心线,或发生不同程度的左右摆动. 为此, 可突然暂时关闭进水阀3, 过一会儿之后即可看到实验管道中出现的与管中心线重合的红色直线。
(6) 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。为部分消除进水和溢流造成的震动的影响,在滞流和过渡流状况的每一种流量下均可采用四. 2.(5)中讲的方法,突然暂时关闭进口阀 3 ,然后观察管内水的流动状况（过渡流、湍流流动如图三示）。测取此时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
图三、过渡流、湍流流动示意图
(3) 突然打开出口阀门7，在实验管路中可以清晰地看到红水流动所形成的如图四所示速度分布。
图四、流速分布示意图
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 7。
(4) 若日后较长时间不用,请将装置内各处的存水放净。
五. 实验注意事项：
滞流时,为了使滞流状况能较快地形成,而且能够保持稳定,第一, 水槽的溢流应尽可能的小.因为溢流大时,上水的流量也大,上水和溢流两者造成的震动都比较大，影响实验结果。第二,应尽量不要人为地使实验架产生任何的震动.为减小震动,若条件允许,可对实验架的底面进行固定。
六、实验结果
雷诺实验数据表（温度： ℃）
