大学教学实验报告
水利水电学院 实验名称 姓名 流管流态实验（雷诺实验） 年级 学号 水利类专业 2011 年 5 月 5 日 指导教师 成绩
二、实验操作部分 1． 实验数据、表格及数据处理 2． 实验操作过程（可用图表示） 3． 结论
1. 实验步骤
（1）打开水箱下的进水阀向水箱冲水，使水箱有溢水。再打开管道上的前阀和后阀冲洗水管。 反复开关尾管阀排出空气。 （2）从紊流到层流，将尾阀开到一定开度开始实验，待水流稳定后，测读 h1、h2、W、T 。这样完成一 次实验，然后逐步关小尾阀，重复上述步骤，一直做到管流几乎成滴淋状。 （3）再从层流做到紊流。 （此步骤本次实验不做） （4）实验中每半小时测一次水温，取平均值。 （5）对实验数据进行计算分析，以 logJ 为纵坐标，logv 为横坐标绘制关系曲线，从曲线确定临界流速 Vk，并计算雷诺数 Re 的值。并标明实验成果线段坡度，即本次实验的成果。
一、预习部分 1． 实验目的 2． 实验基本原理 3． 主要仪器设备（含必要的元器件、工具）
1、 实验目的： 、 实验目的：
（1） 测定沿程水头损失与断面平均流速的关系，并确定临界雷诺数。 （2） 加深对不同流态的阻力和损失规律的认识。 2、实验基本原理： 、实验基本原理： （1）两个断面的能量方程： 实验中位均匀流，
z
，
1
+
p
1
+ α 1υ 1 = γ 2g
2 1
z
2
+
p
+ α 2 υ 2 + h w(1− 2) γ 2g
2 2
实验过程注意事项
本实验的技术性比较强，每一步操作，都要求实验人员做到精细，才能去的反映真实情况的实 验成果。 （1）应尽可能减少外界对水流的干扰，在实验过程中，要保持环境安静，不要碰撞管道以及与管道有联 系的器件，要仔细轻巧地操作，尾阀开度的改变对水流也是一个干扰，因而操作阀门要轻微缓慢， 而且切忌在关小的过程中有开大，或在开大的过程中有关小的现象发生，否则实验重做。
υ =υ
1
2
α =α
2
h
w (1− 2)
= h f (1− 2) 所以水头损失为：
h
f
= (z1 +
p )−(
γ
1
z2 +
p
γ
2
) = (h1 − h 2) sin α ， h1 、 h 2 为测压牌读数， α 为倾斜角。
水力坡度 J =
h
f
/ L。
（2）尾阀开度的变化不宜过大。当接近临界区 Rek=(2300～2000)，更要细心操作，一个单程的量测（从 紊流到层流； 或从层流到紊流） 应做 15～20 个以上的测次， ， 预计全部实测的雷诺数约在 500～8000 之间，但在雷诺数小于 2500 以下时约需 10 个测次才能保证实验成果比较完满。 （3）每调节一次尾阀，必须等待 3 分钟，使水流稳定后，方可施测。 （4）量测水温时，要把温度计放在量筒的水中来读数，同时不能与量筒壁接触，不可将它拿出水面之外 读数。 （5
）在测量流速时，特别是流量较小时，尽可能延长接水时间，同时计时和量筒接水必须同步进行，以 减小流速测量的误差。
（2）体积法测流量。 Q = W / T ，
0.01775 υd （3）水的粘性系数ν = (m 2 / s ) ，雷诺数 Re = 2 1 + 0.0337t + 0.000221t ν 3、主要仪器：如图示，另备打气筒、量筒、秒表温度计各一个。 、主要仪器：
2. 实验数据，表格及数据处理 实验数据，
（1）管径 2 cm ；管道过水面积 A=3.14 cm ；量测段长度 L=600 cm ；水温 t=20.0 °C；
-2 2 运动粘度系数 v =1.01×10 cm /s；比压计倾斜率 sina=0.5 。 2
（2）实验过程数据及结果分析：
测次
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 h1 21.31 20.30 18.87 17.67 16.21 14.90 14.67 14.61 14.41 14.30 14.20 14.10 14.05 13.94 13.88 13.85 14.01 14.21 14.20 14.19 比压计读数(cm) h2 h1-h2 2.27 19.04 3.80 16.50 5.70 13.17 7.12 10.55 9.06 7.15 10.78 4.12 11.10 3.57 11.26 3.35 11.60 2.81 11.97 2.33 12.11 2.09 12.22 1.88 12.49 1.56 12.70 1.24 12.91 0.97 12.99 0.86 13.18 0.83 13.46 0.75 13.80 0.40 13.89 0.30 体积 水头损失 水力坡度J hf(cm) W(cm3) 9.52 0.01587 930 8.25 0.01375 780 6.59 0.01098 670 5.275 0.00879 550 3.575 0.00596 730 2.06 0.00343 440 1.785 0.00298 760 1.675 0.00279 710 1.405 0.00234 640 1.165 0.00194 600 1.045 0.00174 620 0.94 0.00157 565 0.78 0.00130 545 0.62 0.00103 525 0.485 0.00081 435 0.43 0.00072 410 0.415 0.00069 420 0.375 0.00063 470 0.2 0.00033 285 0.15 0.00025 310 时间T(s) 7.06 6.47 6.22 5.85 9.60 7.82 14.69 14.00 14.10 14.04 15.19 14.81 14.68 15.18 13.10 12.69 14.53 16.72 15.28 22.44
0.0000
三、实验效果分析（包括仪器设备等使用效果）
流量 Q(cm3/s) 131.73 120.56 107.72 94.02 76.04 56.27 51.74 50.71 45.39 42.74 40.82 38.15 37.13 34.58 33.21 32.31 28.91 28.11 18.65 13.81
0.5000
流速 v(cm/s) 41.95 38.39 34.30 29.94 24.22 17.92 16.48 16.15 14.46 13.61 13.00 12.15 11.82 11.01 10.58 10.29 9.21 8.95 5.94 4.40
1.0000
Re 8307.249 7602.725 6793.028 5929.059 4795.464 3548.337 3262.652 3198.227 2862.463 2695.027 2574.026 2405.871 2341.259 2181.054 2094.098 2037.517 1822.899 1772.722 1176.252 871.1999
1.5000
logv 1.6227 1.5843 1.5354 1.4763 1.3841 1.2533 1.2169 1.2082 1.1600 1.1339 1.1139 1.0846 1.0727 1.0420 1.0243 1.0124 0.9641 0.9519 0.7738 0.6434
2.0000
logJ -1.7994 -1.8617 -1.9594 -2.0560 -2.2248 -2.4647 -2.5258 -2.5544 -2.6308 -2.7122 -2.7595 -2.8041 -2.8861 -2.9872 -3.0915 -3.1427 -3.1612 -3.2007 -3.4815 -3.6021
1、 实验成果的评价 、 实验成果的评价
雷诺实验的技术性比较强，必须精心操作，才能取得反映真实情况的成果。通过实验，我们发现 下临界雷诺数大约在 2000 左右。 在实验过程中，实验室中由于水流原故，管道会产生一定振动，实验过程中声响比较大，同时水 压使连接比压计的胶管变形，胶管固定效果不好实验中发生摇晃影响读数，这些都会影响实验成果。
实验中测量流速时接水和计时不能达到绝对同步产生一定误差，同时量筒的精度影响读数精度的。 本小组成员在操作时比较细心，实验过程比较顺利，在误差允许的范围内实验所得结果反映真实 情况。 2、思考题 、 （1）为什么上下临界雷诺数数值会不一样？ 答：当流体流速较小时，流体质点只沿流动方向作一维的运动，与其周围的流体间无宏观的混合即 分层流动即层流。当流体流速增大到某个值后，流体质点除流动方向上的流动外，还向其它方 向作随机的运动，即存在流体质点的不规则脉动即紊流。 雷诺数 Re 表示一些影响流体流动形 态的因素， Re =
Re
10000 8000
0.0000 -0.5000 -1.0000 -1.5000
ρυ d ， 从层流转变成紊流时的 Re 称为上临界雷诺数，从紊流转变成层流时 µ
的 Re 称为下临界雷诺数 R。一般而言， Re4000 湍 流区。
系列1
6000 -2.0000 4000 2000 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 Re -2.5000 -3.0000 -3.5000 -4.0000
（2）若将管道倾斜放置，对临界雷诺数是否有影响？为什么？ 答：有影响。因为当温度一定和管道直径一定时，临界雷诺数与流速有关，而当管道倾斜放置时， 受重力作用，测得流速会发生改变，因而导致临界雷诺数改变。
教
3、 实验结论 、
由坐标图可得临界点时， log υ = 1.0054 ，从而得到流速 υ = 10.12512cm / s ， 又因为 Re =
师 评 语
υd ，所以 Re = 2004.5 ν
指导教师
年
月
日
大学教学实验报告
水利水电学院 实验名称 姓名 流管流态实验（雷诺实验） 年级 学号 水利类专业 2011 年 5 月 5 日 指导教师 成绩
二、实验操作部分 1． 实验数据、表格及数据处理 2． 实验操作过程（可用图表示） 3． 结论
1. 实验步骤
（1）打开水箱下的进水阀向水箱冲水，使水箱有溢水。再打开管道上的前阀和后阀冲洗水管。 反复开关尾管阀排出空气。 （2）从紊流到层流，将尾阀开到一定开度开始实验，待水流稳定后，测读 h1、h2、W、T 。这样完成一 次实验，然后逐步关小尾阀，重复上述步骤，一直做到管流几乎成滴淋状。 （3）再从层流做到紊流。 （此步骤本次实验不做） （4）实验中每半小时测一次水温，取平均值。 （5）对实验数据进行计算分析，以 logJ 为纵坐标，logv 为横坐标绘制关系曲线，从曲线确定临界流速 Vk，并计算雷诺数 Re 的值。并标明实验成果线段坡度，即本次实验的成果。
一、预习部分 1． 实验目的 2． 实验基本原理 3． 主要仪器设备（含必要的元器件、工具）
1、 实验目的： 、 实验目的：
（1） 测定沿程水头损失与断面平均流速的关系，并确定临界雷诺数。 （2） 加深对不同流态的阻力和损失规律的认识。 2、实验基本原理： 、实验基本原理： （1）两个断面的能量方程： 实验中位均匀流，
z
，
1
+
p
1
+ α 1υ 1 = γ 2g
2 1
z
2
+
p
+ α 2 υ 2 + h w(1− 2) γ 2g
2 2
实验过程注意事项
本实验的技术性比较强，每一步操作，都要求实验人员做到精细，才能去的反映真实情况的实 验成果。 （1）应尽可能减少外界对水流的干扰，在实验过程中，要保持环境安静，不要碰撞管道以及与管道有联 系的器件，要仔细轻巧地操作，尾阀开度的改变对水流也是一个干扰，因而操作阀门要轻微缓慢， 而且切忌在关小的过程中有开大，或在开大的过程中有关小的现象发生，否则实验重做。
υ =υ
1
2
α =α
2
h
w (1− 2)
= h f (1− 2) 所以水头损失为：
h
f
= (z1 +
p )−(
γ
1
z2 +
p
γ
2
) = (h1 − h 2) sin α ， h1 、 h 2 为测压牌读数， α 为倾斜角。
水力坡度 J =
h
f
/ L。
（2）尾阀开度的变化不宜过大。当接近临界区 Rek=(2300～2000)，更要细心操作，一个单程的量测（从 紊流到层流； 或从层流到紊流） 应做 15～20 个以上的测次， ， 预计全部实测的雷诺数约在 500～8000 之间，但在雷诺数小于 2500 以下时约需 10 个测次才能保证实验成果比较完满。 （3）每调节一次尾阀，必须等待 3 分钟，使水流稳定后，方可施测。 （4）量测水温时，要把温度计放在量筒的水中来读数，同时不能与量筒壁接触，不可将它拿出水面之外 读数。 （5
）在测量流速时，特别是流量较小时，尽可能延长接水时间，同时计时和量筒接水必须同步进行，以 减小流速测量的误差。
（2）体积法测流量。 Q = W / T ，
0.01775 υd （3）水的粘性系数ν = (m 2 / s ) ，雷诺数 Re = 2 1 + 0.0337t + 0.000221t ν 3、主要仪器：如图示，另备打气筒、量筒、秒表温度计各一个。 、主要仪器：
2. 实验数据，表格及数据处理 实验数据，
（1）管径 2 cm ；管道过水面积 A=3.14 cm ；量测段长度 L=600 cm ；水温 t=20.0 °C；
-2 2 运动粘度系数 v =1.01×10 cm /s；比压计倾斜率 sina=0.5 。 2
（2）实验过程数据及结果分析：
测次
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 h1 21.31 20.30 18.87 17.67 16.21 14.90 14.67 14.61 14.41 14.30 14.20 14.10 14.05 13.94 13.88 13.85 14.01 14.21 14.20 14.19 比压计读数(cm) h2 h1-h2 2.27 19.04 3.80 16.50 5.70 13.17 7.12 10.55 9.06 7.15 10.78 4.12 11.10 3.57 11.26 3.35 11.60 2.81 11.97 2.33 12.11 2.09 12.22 1.88 12.49 1.56 12.70 1.24 12.91 0.97 12.99 0.86 13.18 0.83 13.46 0.75 13.80 0.40 13.89 0.30 体积 水头损失 水力坡度J hf(cm) W(cm3) 9.52 0.01587 930 8.25 0.01375 780 6.59 0.01098 670 5.275 0.00879 550 3.575 0.00596 730 2.06 0.00343 440 1.785 0.00298 760 1.675 0.00279 710 1.405 0.00234 640 1.165 0.00194 600 1.045 0.00174 620 0.94 0.00157 565 0.78 0.00130 545 0.62 0.00103 525 0.485 0.00081 435 0.43 0.00072 410 0.415 0.00069 420 0.375 0.00063 470 0.2 0.00033 285 0.15 0.00025 310 时间T(s) 7.06 6.47 6.22 5.85 9.60 7.82 14.69 14.00 14.10 14.04 15.19 14.81 14.68 15.18 13.10 12.69 14.53 16.72 15.28 22.44
0.0000
三、实验效果分析（包括仪器设备等使用效果）
流量 Q(cm3/s) 131.73 120.56 107.72 94.02 76.04 56.27 51.74 50.71 45.39 42.74 40.82 38.15 37.13 34.58 33.21 32.31 28.91 28.11 18.65 13.81
0.5000
流速 v(cm/s) 41.95 38.39 34.30 29.94 24.22 17.92 16.48 16.15 14.46 13.61 13.00 12.15 11.82 11.01 10.58 10.29 9.21 8.95 5.94 4.40
1.0000
Re 8307.249 7602.725 6793.028 5929.059 4795.464 3548.337 3262.652 3198.227 2862.463 2695.027 2574.026 2405.871 2341.259 2181.054 2094.098 2037.517 1822.899 1772.722 1176.252 871.1999
1.5000
logv 1.6227 1.5843 1.5354 1.4763 1.3841 1.2533 1.2169 1.2082 1.1600 1.1339 1.1139 1.0846 1.0727 1.0420 1.0243 1.0124 0.9641 0.9519 0.7738 0.6434
2.0000
logJ -1.7994 -1.8617 -1.9594 -2.0560 -2.2248 -2.4647 -2.5258 -2.5544 -2.6308 -2.7122 -2.7595 -2.8041 -2.8861 -2.9872 -3.0915 -3.1427 -3.1612 -3.2007 -3.4815 -3.6021
1、 实验成果的评价 、 实验成果的评价
雷诺实验的技术性比较强，必须精心操作，才能取得反映真实情况的成果。通过实验，我们发现 下临界雷诺数大约在 2000 左右。 在实验过程中，实验室中由于水流原故，管道会产生一定振动，实验过程中声响比较大，同时水 压使连接比压计的胶管变形，胶管固定效果不好实验中发生摇晃影响读数，这些都会影响实验成果。
实验中测量流速时接水和计时不能达到绝对同步产生一定误差，同时量筒的精度影响读数精度的。 本小组成员在操作时比较细心，实验过程比较顺利，在误差允许的范围内实验所得结果反映真实 情况。 2、思考题 、 （1）为什么上下临界雷诺数数值会不一样？ 答：当流体流速较小时，流体质点只沿流动方向作一维的运动，与其周围的流体间无宏观的混合即 分层流动即层流。当流体流速增大到某个值后，流体质点除流动方向上的流动外，还向其它方 向作随机的运动，即存在流体质点的不规则脉动即紊流。 雷诺数 Re 表示一些影响流体流动形 态的因素， Re =
Re
10000 8000
0.0000 -0.5000 -1.0000 -1.5000
ρυ d ， 从层流转变成紊流时的 Re 称为上临界雷诺数，从紊流转变成层流时 µ
的 Re 称为下临界雷诺数 R。一般而言， Re4000 湍 流区。
系列1
6000 -2.0000 4000 2000 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 Re -2.5000 -3.0000 -3.5000 -4.0000
（2）若将管道倾斜放置，对临界雷诺数是否有影响？为什么？ 答：有影响。因为当温度一定和管道直径一定时，临界雷诺数与流速有关，而当管道倾斜放置时， 受重力作用，测得流速会发生改变，因而导致临界雷诺数改变。
教
3、 实验结论 、
由坐标图可得临界点时， log υ = 1.0054 ，从而得到流速 υ = 10.12512cm / s ， 又因为 Re =
师 评 语
υd ，所以 Re = 2004.5 ν
指导教师
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