雷諾實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理
雷諾揭示了重要的體動(dòng)機(jī)理，即根據(jù)速的大小,體有兩中不同的形態(tài)。反映了沿程阻力系數(shù)λ是與態(tài)密切相關(guān)的參數(shù)，計(jì)算λ值確定水的態(tài)
定義
1883年英家雷諾(Reynolds)通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)液體在動(dòng)中存在兩種內(nèi)結(jié)構(gòu)不同的態(tài):層和紊。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，層的沿程水頭損失hf與速次方成正比，紊的hf與速的1.75~2.0次方成正比;在層與紊之間存在過渡區(qū)，hf與速的變化規(guī)律不明確。
雷諾揭示了重要的體動(dòng)機(jī)理，即根據(jù)速的大小,體有兩種不同的形態(tài)。當(dāng)體速較小時(shí)，體質(zhì)點(diǎn)只沿動(dòng)方向作維的運(yùn)動(dòng)，與其周圍的體間無宏觀的混合即分層動(dòng)這種動(dòng)形態(tài)稱為層或滯。體速增大到某個(gè)值后，體質(zhì)點(diǎn)除動(dòng)方向上的動(dòng)外，還向其它方向作隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)，即存在體質(zhì)點(diǎn)的不規(guī)則脈動(dòng)，這種體形態(tài)稱為湍。
反映了沿程阻力系數(shù)λ是與態(tài)密切相關(guān)的參數(shù)，計(jì)算λ值確定水的態(tài)。
液體態(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)是由速v、水力半徑R和運(yùn)動(dòng)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(guān)系，當(dāng)Re較小時(shí)，說明粘滯力占主導(dǎo)，液體為層;反之則為紊。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
1、觀察液體動(dòng)時(shí)的層和紊現(xiàn)象。區(qū)分兩種不同態(tài)的征，搞清兩種態(tài)產(chǎn)生的條件。分析圓管態(tài)轉(zhuǎn)化的規(guī)律，加深對(duì)雷諾數(shù)的理解。
2、測(cè)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速的關(guān)系曲線，驗(yàn)證不同態(tài)下沿程水頭損失的規(guī)律是不同的。步掌握層、紊兩種態(tài)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性與動(dòng)力學(xué)性。
- 通過對(duì)顏色水在管中的不同狀態(tài)的分析，加深對(duì)管不同態(tài)的了解。學(xué)習(xí)古典體力學(xué)中應(yīng)用無量綱參數(shù)行實(shí)驗(yàn)研究的方法，并了解其實(shí)用意義。
實(shí)驗(yàn)原理
1、液體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，存在著兩種根本不同的動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)液體速較小時(shí)，慣性力較小，粘滯力對(duì)質(zhì)點(diǎn)起控制作用，使各層的液體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，液呈層運(yùn)動(dòng)。當(dāng)液體速逐漸增大，質(zhì)點(diǎn)慣性力也逐漸增大，粘滯力對(duì)質(zhì)點(diǎn)的控制逐漸減弱，當(dāng)速達(dá)到定程度時(shí)，各層的液體形成渦體并能脫離原層，液質(zhì)點(diǎn)即互相混雜，液呈紊運(yùn)動(dòng)。這種從層到紊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，反應(yīng)了液內(nèi)結(jié)構(gòu)從量變到質(zhì)變的個(gè)變化過程。
液體運(yùn)動(dòng)的層和紊兩種型態(tài)，由英物理學(xué)家雷諾行了定性與定量的證實(shí)，并根據(jù)研究結(jié)果，提出液型態(tài)可用下列無量綱數(shù)來判斷:
Re=Vd/ν
Re稱為雷諾數(shù)。液型態(tài)開始變化時(shí)的雷諾數(shù)叫做臨界雷諾數(shù)。
在雷諾實(shí)驗(yàn)裝置中，通過有色液體的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，可以將兩種態(tài)的根本區(qū)別清晰地反映出來。在層中，有色液體與水互不混慘，呈直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在紊中，有大小不等的渦體振蕩于各層之間，有色液體與水混摻。
因?yàn)楣軓讲蛔僔1=V2△h
所以，壓差計(jì)兩測(cè)壓管水面差△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(cè)出量，并由實(shí)測(cè)的量值求得斷面平均速，作為lghf和lgv關(guān)系曲線，如下圖所示，曲線上EC段和BD段均可用直線關(guān)系式表示，由斜截式方程得:
實(shí)驗(yàn)設(shè)備
它由能保持恒定水位的水箱，試驗(yàn)管道及能注入有色液體的分等組成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要微微開啟出水閥，并打開有色液體盒連接管上的小閥，色液即可入圓管中，顯示出層或紊狀態(tài)。 圖7-1自循環(huán)液體兩種態(tài)演示實(shí)驗(yàn)裝置圖
1、自循環(huán)供水器;2、實(shí)驗(yàn)臺(tái);3、可控硅無調(diào)速器;4、恒壓水箱;
5、有色水水管;6、穩(wěn)水孔板;7、溢板;8、實(shí)驗(yàn)管道;9、實(shí)驗(yàn)量調(diào)節(jié)閥
供水量由無調(diào)速器調(diào)控，使恒壓水箱4始終保持微溢的程度，以提口前水體穩(wěn)定度。本恒壓水箱還設(shè)有多道穩(wěn)水隔板，可使穩(wěn)水時(shí)間縮短到3~5分鐘。有色水經(jīng)水管5注入實(shí)驗(yàn)管道8，可據(jù)有色水散開與否判別態(tài)。為防止自循環(huán)水污染，有色示水采用自行消色的用有色水。?
