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一,、實驗?zāi)康?/strong>
觀察及研究有壓水流在玻璃圓管中的流動,并測定在不同流動狀態(tài)下的雷諾數(shù),。
二,、實驗設(shè)備
雷諾實驗設(shè)備主要是由恒水位水箱,透明玻璃圓管和加有色水的裝置組成,。如圖所示,,水箱能保持箱內(nèi)之液體至一定的水位而使管中流動的液體為定常流。
裝有色液體的B瓶稍高于A箱液體自由水面,。同時瓶內(nèi)的有色液體重度與A箱的液體重度接近,。有色液體沿細管D流入水中放置在進口處有喇叭形開口的C管中,C管中液體流的流量由閥門1控制,,而流量的大小由量筒與秒表,、臺秤測定與算得
水箱A內(nèi)的液體自E管進入,多余的液體從F管溢走,。
C管流出的液體,,經(jīng)排水箱G至水池。
為測得液體的運動粘滯系數(shù),,需用溫度計測得水溫,。
三、實驗步驟
1,、測定上臨界雷諾數(shù)(使液體運動狀態(tài)從層流轉(zhuǎn)變到紊流)
(1)觀察A箱內(nèi)的水位是否穩(wěn)定,,同時是否達到一定的高度。
(2)使玻璃管內(nèi)靜止液體產(chǎn)生流動,,故需打開閥門1時需注意水位的穩(wěn)定,,并保持一常數(shù),,故需同時調(diào)節(jié)E管中流入的流量。
(3)使有色液體從B瓶經(jīng)細管D流入玻璃管C內(nèi),,故需打開閥門2,,使之流量適中,以使有色水流在C管內(nèi)保持一清晰的直線條,。
(4)逐漸打開閥門1,,測得流量,與此同時需密切注視C管中有色水流的形狀,。
(5)如果當(dāng)閥門1打開到一定程度,,而使有色水流形狀由直線開始擺動成為有較大的波形時,接著測量流量,。從而算得上臨界雷諾數(shù)
2,、測量下臨界雷諾數(shù)(使液體運動狀態(tài)從紊流轉(zhuǎn)變到層流)。
(1)繼續(xù)上述實驗,,使閥門1再開大到使管中出現(xiàn)穩(wěn)定紊流狀態(tài),,此時有色水和水流混雜在一起。
(2)逐漸關(guān)小閥門1,,(同時調(diào)節(jié)E管中進入的流量使之水位穩(wěn)定為一常數(shù)),,測量流量并觀察管中流動狀態(tài)。
(3)繼續(xù)關(guān)小閥門1,,密切注視管中的有色水流形狀,,當(dāng)它重新出現(xiàn)有規(guī)則的較小波形時,便馬上測量其流量,,算得下臨界雷諾數(shù),。
四、基本原理及計算公式
英國物理學(xué)家雷諾首先用流動可視化的方法,,證實了流體的流動狀態(tài)有層流和紊流之分,,而且通過大量實驗建立了一個判別流態(tài)的準(zhǔn)則數(shù)---雷諾數(shù)。凡雷諾數(shù)<2000的流動就是層流,,>2000的流動就屬于紊流了,,在條件*的實驗室中,當(dāng)由層流向紊流過度時,,可測得較高的上臨界雷諾數(shù),。
1、雷諾數(shù)計算
式中: V——平均流速,,m/s
——運動粘滯系數(shù)/s,,按v=f(t)曲線查取。
——玻璃管C之內(nèi)直徑為2.5 cm ,。
2,、上臨界雷諾數(shù)計算
式中:——上臨界流速,。
3、下臨界雷諾數(shù)計算
式中:——下臨界流速,。
4,、水的 v=f(t) 的曲線圖表
五、注意事項
1,、調(diào)節(jié)閥門1時,,需要同時調(diào)節(jié)進水管E的閥門,以便水箱中水位保持常數(shù)與穩(wěn)定,。
2,、實驗在近臨界狀態(tài)時調(diào)節(jié)要細心,觀察要仔細,。
3,、實驗進行時不得撞擊系統(tǒng)設(shè)備。
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