实验仪器设备类

一、雷诺实验仪（Reynolds Experiment Instrument）

二、简介

雷诺实验仪可进行层流、湍流的流态观察及测定临界雷诺数， 并可通过此仪器学习量纲分析法进行实验研究的方法，确定圆管、非圆管流的流态判别准数。

三、图片

四、实验装置构造

1.自循环供水器  

2.实验台

3.可控硅无级调速器

4.恒压水箱

5.有色水水管

6.稳水孔板

7.溢流板

8.实验管道

9.实验流量调节阀

五、实验原理

1883年，雷诺(Osbore Reynolds)采用类似于图4.2.1所示的实验装置，观察到液流中存在着层流和湍流两种流态:流速较小时，水流有条不紊地呈层状有序的直线运动，流层间没有质点混掺，这种流态称为层流；当流速增大时，流体质点作杂乱无章的无序的直线运动，流层间质点混掺，这种流态称为湍流。雷诺实验还发现存在着湍流转变为层流的临界流速v_c, v_c与流体的粘性V、圆管的直径 d有关。若要判别流态，就要确定各种情况下的v_c值，需要对这些相关因素的不同量值作出排列组合再分别进行实验研究，工作量巨大。雷诺实验的贡献不仅在于发现了两种流态，还在于运用量纲分析的原理，得出了量纲为一的判据——雷诺数Re，使问题得以简化。

六、实验内容与方法

1.定性观察两种流态

启动水泵供水，使水箱溢流，经稳定后，微开流量调节阀，打开颜色水管道的阀门，注入颜色水，可以看到圆管中颜色水随水流流动形成一直线状，这时的流态即为层流。进一步开大流量调节间，流量增大到一定程度时，可见管中颜色水发生混掺，直至消色。表明流体质点己经发生无序的杂乱运动，这时的流态即为湍流。

2.测定下临界雷诺数

先调节管中流态呈湍流状，再逐步关小调节阀，每调节一次流量后，稳定一段时间并观察其形态，当颜色水开始形成一直线时，表明由湍流刚好转为层流， 此时管流即为下临界流动状态。用重量法测定流量，记录水温，即可得出下临界雷诺数。注意，接近下临界流动状态时，流量应微调，调节过程中流量调节阀只可关小、不可开大。

3.测定上临界雷诺数

先调节管中流态呈层流状，再逐步开大调节阀，每调节一次流量后，稳定一段时间并观察其形态，当颜色水开始散开混掺时，表明由层流刚好转为湍流，此时管流即为上临界流动状态。用重量法测定流量，记录水温，即可得出上临界雷诺数。注意，流量应微调，调节过程中流量调节阀只可开大、不可关小。

4.分析设计实验

任何截面形状的管流或明渠流、任何牛顿流体流动的流态转变临界流速v_c 与运动粘度v、水力半径R有关。要求通过量纲分析确定其广义雷诺数。设计测量明渠广义下临界雷诺数的实验方案，并根据上述圆管实验的结果得出广义下临界雷诺数值。

七、注意事项

1.为使实验过程中始终保持恒压水箱内水流处于微溢流状态，应在调节流量调节阅后，相应调节可控硅调速器，改变水泵的供水流量。

2.实验中不要推、压实验台，以防水体受到扰动。