实验报告_流体流动形态的观察与测定

实验报告课程名称现代化学实验与技术(III)实验项目流体流动形态的观察与测定一、实验目的1、建立“层流和湍流两种流动形态和层流时导管中流速分布”的感性知识；2、确立“层流和湍流与Re之间有一定联系”的概念；3、了解流量计校核的方法；掌握直接测量流量的方法。二、实验仪器雷诺和伯努利方程综合实验台1、水箱及潜水泵；2、上水管；3、溢流管；4、电源；5、整流栅；6、溢流板；7、墨盒；8、墨针；9、实验管；10、调节阀；11、接水箱；12、量杯；13、回水管；14、实验桌雷诺数dVRe，根据连续方程：AV=Q，AQV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42dA式中：A—管路的横截面积；d—管路直径；V—流速；—水的粘度。三、实验原理流体在管道中流动，由两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。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，实验报告内容：一、实验目的二、实验仪器三、实验原理四、实验步骤五、实验数据和数据处理六、实验结果七、分析讨论八、思考题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。四、实验步骤1、准备工作：将水箱充水至经隔板溢流流出，将进水阀门关小，继续向水箱供水，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7，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7，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。重复三次，即可算出临界雷诺数。五、实验数据和数据处理次数水箱的长/cm水箱的宽/cm水箱的高/cm310V/m3t/s610Q/m3·s-1210cV/m·s-1Re119.020.06.52.472699.181.73537.9219.020.07.52.8560.047.58.952782319.020.08.43.1931.510119.15936d=26mm，水温=28℃，此时水的黏度smPa8360.0。六、实验结果(1)流速小时，管中心的蓝色液体在管内沿轴线方向成一条轮廓清晰的细直线，平稳地流过整根玻璃管，与旁侧的水丝毫不相混合，其Re2000；(2)流速逐渐增大到一定数值时，呈直线流动的蓝色细流开始出现波动而成波浪形细线，并且不规则地波动，其2000Re4000；(3)流速继续增大，细线波动加剧，然后被冲断而向四周散开，最后使整个玻璃管中的水呈现均匀的颜色，其Re4000。七、分析讨论(1)开自进水阀时，要控制在保持少量溢流即可，不可过大，否则水箱液面剧烈的波动会影响测试数据的准确性；(2)实验过程中，因进水的溢流造成的震动，会使实验管道中的墨水偏离管道的中心线，或发生不同程度的左右摆动，此时可以关闭进水阀，片刻后即可看到实验管道中出现的与中心线重合的直线。