雷诺实验实验报告

1/2大学教学实验报告水利水电学院水利类专业2011年5月5日实验名称流管流态实验（雷诺实验）指导教师姓名年级学号成绩一、预习部分1．实验目的2．实验基本原理3．主要仪器设备（含必要的元器件、工具）1、实验目的：（1）测定沿程水头损失与断面平均流速的关系，并确定临界雷诺数。（2）加深对不同流态的阻力和损失规律的认识。2、实验基本原理：（1）两个断面的能量方程：2211221212(12)2g2wgpphzz实验中位均匀流，12，12(12)(12)wfhh所以水头损失为：121212()()()sinfpphhhzz，1h、2h为测压牌读数，为倾斜角。水力坡度/fJLh。（2）体积法测流量。/QWT，（3）水的粘性系数220.01775(/)10.03370.000221mstt，雷诺数Red3、主要仪器：如图示，另备打气筒、量筒、秒表温度计各一个。二、实验操作部分1．实验数据、表格及数据处理2．实验操作过程（可用图表示）3．结论1.实验步骤（1）打开水箱下的进水阀向水箱冲水，使水箱有溢水。再打开管道上的前阀和后阀冲洗水管。反复开关尾管阀排出空气。（2）从紊流到层流，将尾阀开到一定开度开始实验，待水流稳定后，测读h1、h2、W、T。这样完成一次实验，然后逐步关小尾阀，重复上述步骤，一直做到管流几乎成滴淋状。（3）再从层流做到紊流。（此步骤本次实验不做）（4）实验中每半小时测一次水温，取平均值。（5）对实验数据进行计算分析，以logJ为纵坐标，logv为横坐标绘制关系曲线，从曲线确定临界流速Vk，并计算雷诺数Re的值。并标明实验成果线段坡度，即本次实验的成果。实验过程注意事项本实验的技术性比较强，每一步操作，都要求实验人员做到精细，才能去的反映真实情况的实验成果。（1）应尽可能减少外界对水流的干扰，在实验过程中，要保持环境安静，不要碰撞管道以及与管道有联系的器件，要仔细轻巧地操作，尾阀开度的改变对水流也是一个干扰，因而操作阀门要轻微缓慢，而且切忌在关小的过程中有开大，或在开大的过程中有关小的现象发生，否则实验重做。（2）尾阀开度的变化不宜过大。当接近临界区Rek=(2300～2000)，更要细心操作，一个单程的量测（从紊流到层流；或从层流到紊流），应做15～20个以上的测次，预计全部实测的雷诺数约在500～8000之间，但在雷诺数小于2500以下时约需10个测次才能保证实验成果比较完满。（3）每调节一次尾阀，必须等待3分钟，使水流稳定后，方可施测。（4）量测水温时，要把温度计放在量筒的水中来读数，同时不能与量筒壁接触，不可将它拿出水面之外读数。（5）在测量流速时，特别是流量较小时，尽可能延长接水时间，同时计时和量筒接水必须同步进行，以减小流速测量的误差。2.实验数据，表格及数据处理（1）管径2cm；管道过水面积A=3.14cm2；量测段长度L=600cm；水温t=20.0°C；运动粘度系数v=1.01×10-2cm2/s；比压计倾斜率sina=0.5。2/2（2）实验过程数据及结果分析：h1h2h1-h2121.312.2719.049.520.015879307.06131.7341.958307.2491.6227-1.7994220.303.8016.508.250.013757806.47120.5638.397602.7251.5843-1.8617318.875.7013.176.590.010986706.22107.7234.306793.0281.5354-1.9594417.677.1210.555.2750.008795505.8594.0229.945929.0591.4763-2.0560516.219.067.153.5750.005967309.6076.0424.224795.4641.3841-2.2248614.9010.784.122.060.003434407.8256.2717.923548.3371.2533-2.4647714.6711.103.571.7850.0029876014.6951.7416.483262.6521.2169-2.5258814.6111.263.351.6750.0027971014.0050.7116.153198.2271.2082-2.5544914.4111.602.811.4050.0023464014.1045.3914.462862.4631.1600-2.63081014.3011.972.331.1650.0019460014.0442.7413.612695.0271.1339-2.71221114.2012.112.091.0450.0017462015.1940.8213.002574.0261.1139-2.75951214.1012.221.880.940.0015756514.8138.1512.152405.8711.0846-2.80411314.0512.491.560.780.0013054514.6837.1311.822341.2591.0727-2.88611413.9412.701.240.620.0010352515.1834.5811.012181.0541.0420-2.98721513.8812.910.970.4850.0008143513.1033.2110.582094.0981.0243-3.09151613.8512.990.860.430.0007241012.6932.3110.292037.5171.0124-3.14271714.0113.180.830.4150.0006942014.5328.919.211822.8990.9641-3.16121814.2113.460.750.3750.0006347016.7228.118.951772.7220.9519-3.20071914.2013.800.400.20.0003328515.2818.655.941176.2520.7738-3.48152014.1913.890.300.150.0002531022.4413.814.40871.19990.6434-3.6021时间T(s)流量Q(cm3/s)流速v(cm/s)RelogvlogJ测次比压计读数(cm)水头损失hf(cm)水力坡度J体积W(cm3)020004000600080001000013579111315171921ReRe-4.0000-3.5000-3.0000-2.5000-2.0000-1.5000-1.0000-0.50000.00000.00000.50001.00001.50002.0000系列13、实验结论由坐标图可得临界点时，log1.0054，从而得到流速10.12512/cms，又因为Red，所以Re2004.5三、实验效果分析（包括仪器设备等使用效果）1、实验成果的评价雷诺实验的技术性比较强，必须精心操作，才能取得反映真实情况的成果。通过实验，我们发现下临界雷诺数大约在2000左右。在实验过程中，实验室中由于水流原故，管道会产生一定振动，实验过程中声响比较大，同时水压使连接比压计的胶管变形，胶管固定效果不好实验中发生摇晃影响读数，这些都会影响实验成果。实验中测量流速时接水和计时不能达到绝对同步产生一定误差，同时量筒的精度影响读数精度的。本小组成员在操作时比较细心，实验过程比较顺利，在误差允许的范围内实验所得结果反映真实情况。2、思考题（1）为什么上下临界雷诺数数值会不一样？答：当流体流速较小时，流体质点只沿流动方向作一维的运动，与其周围的流体间无宏观的混合即分层流动即层流。当流体流速增大到某个值后，流体质点除流动方向上的流动外，还向其它方向作随机的运动，即存在流体质点的不规则脉动即紊流。雷诺数Re表示一些影响流体流动形态的因素，Red，从层流转变成紊流时的Re称为上临界雷诺数，从紊流转变成层流时的Re称为下临界雷诺数R。一般而言，Re2000层流区2000Re4000过渡区Re4000湍流区。（2）若将管道倾斜放置，对临界雷诺数是否有影响？为什么？答：有影响。因为当温度一定和管道直径一定时，临界雷诺数与流速有关，而当管道倾斜放置时，受重力作用，测得流速会发生改变，因而导致临界雷诺数改变。教师评语指导教师年月日