传输原理大作业.docVIP

传输原理大作业 ——关于雷诺实验的讨论 姓名：徐彦仁 学号题目：结合本课程所讲内容，特别是经典实验，通过查阅文献（科技文献或者科普文献），针对某一你感兴趣的实验，简单论述该实验的过程和意义，有无可以改进的地方？针对本课程，是否愿意增加实验课的内容，哪一方面的内容？ 正文： 流体的流动状态有层流和湍流之分，英国物理学家雷诺通过实验给出了一个判断流体状态的无量纲数——雷诺数来判别流体的流动状态。 当雷诺数较小，即粘性力的影响大于惯性力时，流体流动会较为稳定，此时流体为层流；反之，当雷诺数较大时，即粘性力的影响小于惯性力时，流体的流动会变得不稳定，此时流体为湍流。 具体实验为： 1． 实验装置： 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.流量调节阀； 2．实验原理： 其中：u：速度，L：特征尺寸，v：运动粘度 有色水经有色水水管5注入实验管道8，可据有色水散开与否判别流态。 3.实验步骤： （1）打开开关3使水箱充水至溢流水位，经稳定后，微微开启调节阀9，并注入颜色水于实验管内，使颜色水流成一直线。通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态，然后逐步开大调节阀，通过颜色水直线的变化观察层流转变到湍流的水力特征，待管中出现完全湍流后，再逐步关小调节阀，观察由湍流转变为层流的水力特征。 （2）记录实验数据，测定各临界状态时的雷诺数。 我们可以发现，当玻璃管内颜色水呈一细线直线流时，说明此时流动状态为层流，当阀门逐渐打开至足够大时，颜色水开始出现波动，继续增大到某一数值时，颜色水会突然破裂、扩散至全管，此时为湍流。若实验由湍流开始反向进行，则将得到相反的现象。 在实验中，当流体由湍流转换为层流时的流速成为下临界流速，反之成为上临界流速，下临界流速的大小与管径、流体密度和粘度系数有关，通过众多实验可以得出，下临界雷诺数约为2300，是一个较为稳定的数值，外界的扰动与之无关，而上临界流速则会受到较为大的影响，因此，我们一般所采用的是下临界雷诺数，而上临界雷诺数就没有实际意义。所以，下临界雷诺数在一些工程，如水利工程等等有着实际的价值和意义。 关于雷诺实验的改进，我认为这是一个有着众多影响因素和需要大量数据对比的实验，如流体的密度、管径、粘度系数等等，同时，外界因素的影响也可能对临界雷诺数造成一定的影响，因此我觉得对于这个实验，我们应该在实验仪器上进行一定的改进，能够研究对于不同管径的雷诺数，以及当外界条件如温度的影响对于雷诺数的影响，例如，温度对于扩散有影响，温度的升高会不会加快又层流到湍流的转变。 对于增设实验课的内容，我认为增加有关这学期所学习的一些如牛顿粘性定律、欧拉方程、N-S方程这种理论上的公式的实验的研究，这样对于这种理论上理解比较麻烦和困难的公式的推导和学习上，我们能够更好的理解和记忆，同时了解这个方程的实际应用。