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  z62Qc027w 2017-09-27 00:00:00

  雷諾揭示了重要的流體流動機理，即根據(jù)流速的大小，流體有兩種不同的形態(tài)。當流體流速較小時，流體質(zhì)點只沿流動方向作一維的運動，與其周圍的流體間無宏觀的混合即分層流動這種流動形態(tài)稱為層流或滯流。流體流速增大到某個值后，流體質(zhì)點除流動方向上的流動外，還向其它方向作隨機的運動，即存在流體質(zhì)點的不規(guī)則脈動，這種流體形態(tài)稱為湍流。 反映了沿程阻力系數(shù)λ是與流態(tài)密切相關的參數(shù)，計算λ值必須首先確定水流的流態(tài)。 液體流態(tài)的判別是用無量綱數(shù)雷諾數(shù)Re作為判據(jù)的。 雷諾數(shù)是由流速v、水力半徑R和運動粘滯系數(shù)υ組成的無量綱數(shù)，所以雷諾數(shù)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，液體為層流；反之則為紊流。 1、觀察液體流動時的層流和紊流現(xiàn)象。區(qū)分兩種不同流態(tài)的特征，搞清兩種流態(tài)產(chǎn)生的條件。分析圓管流態(tài)轉(zhuǎn)化的規(guī)律，加深對雷諾數(shù)的理解。 2、測定顏色水在管中的不同狀態(tài)下的雷諾數(shù)及沿程水頭損失。繪制沿程水頭損失和斷面平均流速的關系曲線，驗證不同流態(tài)下沿程水頭損失的規(guī)律是不同的。進一步掌握層流、紊流兩種流態(tài)的運動學特性與動力學特性。 3、通過對顏色水在管中的不同狀態(tài)的分析，加深對管流不同流態(tài)的了解。學習古典流體力學中應用無量綱參數(shù)進行實驗研究的方法，并了解其實用意義。 1、液體在運動時，存在著兩種根本不同的流動狀態(tài)。當液體流速較小時，慣性力較小，粘滯力對質(zhì)點起控制作用，使各流層的液體質(zhì)點互不混雜，液流呈層流運動。當液體流速逐漸增大，質(zhì)點慣性力也逐漸增 雷諾實驗 大，粘滯力對質(zhì)點的控制逐漸減弱，當流速達到一定程度時，各流層的液體形成渦體并能脫離原流層，液流質(zhì)點即互相混雜，液流呈紊流運動。這種從層流到紊流的運動狀態(tài)，反應了液流內(nèi)部結(jié)構(gòu)從量變到質(zhì)變的一個變化過程。 液體運動的層流和紊流兩種型態(tài)，首先由英國物理學家雷諾進行了定性與定量的證實，并根據(jù)研究結(jié)果，提出液流型態(tài)可用下列無量綱數(shù)來判斷： Re=Vd/ν Re稱為雷諾數(shù)。液流型態(tài)開始變化時的雷諾數(shù)叫做臨界雷諾數(shù)。 在雷諾實驗裝置中，通過有色液體的質(zhì)點運動，可以將兩種流態(tài)的根本區(qū)別清晰地反映出來。在層流中，有色液體與水互不混摻，呈直線運動狀態(tài)，在紊流中，有大小不等的渦體振蕩于各流層之間，有色液體與水混摻。 2、在如圖所示的實驗設備圖中，取1-1，1-2兩斷面，由恒定總流的能量方程知： 因為管徑不變V1=V2△h 所以，壓差計兩測壓管水面高差△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流量，并由實測的流量值求得斷面平均流速，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： lghf=lgk+mlgvlghf=lgkvmhf=kvmm為直線的斜率 式中： 實驗結(jié)果表明EC=1，θ=45°，說明沿程水頭損失與流速的一次方成正比例關系，為層流區(qū)。BD段為紊流區(qū)，沿程水頭損失與流速的1.75~2次方成比例，即m=1.75~2.0，其中AB段即為層流向紊流轉(zhuǎn)變的過渡區(qū)，BC段為紊流向?qū)恿鬓D(zhuǎn)變的過渡區(qū)，C點為紊流向?qū)恿鬓D(zhuǎn)變的臨界點，C點所對應流速為下臨界流速，C點所對應的雷諾數(shù)為下臨界雷諾數(shù)。A點為層流向紊流轉(zhuǎn)變的臨界點，A點所對應流速為上臨界流速，A點所對應的雷諾數(shù)為上臨界雷諾數(shù)。

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