1、观察流体在管内作层流、过渡流、湍流时的流动型态，及层流、湍流时管路流速分布。
2、掌握影响流体流动型态的因素，测定流体不同流型时的雷诺准数Re。
3、测定流型转变时的临界雷诺准数Re。
1、实验装置流程图
图1 实验装置流程图
2、实验装置主要技术参数
实验管道有效长度 L＝1100 mm，外径Do＝30 mm，内径Di＝24.2 mm。
实验研究表明：流体流动存在两种不同的流型，其影响因素为：流体密度，流体粘度，流体流速，及设备的几何尺寸(在圆形导管中为导管直径)。
即流体流动型态取决于雷诺准数，表示为：
式中，d-导管当量直径 m；ρ-流体密度 kg.m-3；u-流体流速 m/s；μ-流体粘度 Pa.s
大量实验测得，对于圆形导管，用Re判断流体的流动型态：
Re ≤ 2000，流体为层流(滞流)，2000称下临界雷诺数
Re ≥ 4000，流体为湍流(紊流)，4000称上临界雷诺数
2000 < Re < 4000间，为不稳定的过渡区域
当流体流动由层流转变为过渡流时，此时Re称下临界雷诺数，流速称下临界流速。当流体流动由过渡流转为湍流时，Re称上临界雷诺数，流速称上临界流速。
本实验中，流体(水)、温度、圆管管径d均已确定。温度一定，则水的密度ρ和粘度μ可从手册中查出；管径又不变，则此时Re只与流速u有关。改变流量，可改变流速，可改变流体流动型态，即可计算相应的雷诺准数Re。
说明：
(1) 流体作滞流流动，其质点作直线运动；湍流时，质点紊乱地向各个方向作不规则运动，但流体主体向一定方向流动。
(2) 层流与湍流之间并非是突然的转变，二者间相隔一个不稳定过渡区，因此临界雷诺数测定值和流型的转变，在一定程度上受一些不稳定因素的影响。
1、实验前准备
(1) 先用自来水充满恒位水槽1，并保证有适量溢流水流出；墨水瓶4中加入红墨水，且能从细针头5流出。
(2) 对转子流量计进行标定，作流量标定曲线。在直角坐标系中，以质量流量 kg/s为纵坐标，转子流量计读数为横坐标作图。采用计时称量法：
(3) 用温度计测定水温。
2、观察层流、过渡流、湍流的流动型态
(1) 打开出水调节阀v2，并打开墨水调节阀v3，此时从针头中流出红色墨水。
(2) 当出水调节阀v2开的稍小时，红墨水呈一条直线流动，表明流动状态是层流。记录此时转子流量计读数。
(3) 逐渐开大出水调节阀v2，当流量增大到一定值时，原来直线状的红墨水，开始波动，变成不稳定的曲线，此时流动状态为过渡流。记录此时转子流量计读数。
(4) 继续逐渐开大出水调节阀v2，当流量增大到某一定值时，红墨水进入试验导管，立即分散呈烟雾状，此时为湍流。记录此时转子流量计读数。
3、观察层流、湍流时的速度分布
关闭墨水调节阀v3和出水调节阀v2，然后将墨水调节阀v3突然打开一段时间，使玻璃管右端充满红墨水，然后关闭墨水阀v3，慢慢打开出水调节阀v2，则红墨水向左流动，同时其前部呈抛物线状，或者较平的曲线状。抛物线即为层流时的速度分布，较平的曲线状，即为湍流时的速度分布。
4、测定临界雷诺准数
(1) 测定水由层流转变为过渡流时的下临界Re。此时红墨水由直线状变为波动的曲线，记录此时转子流量计读数，计算下临界Re；
(2) 测定水由过渡流转变为湍流时的上临界Re。此时红墨水由波动的曲线状变为烟雾状，立即分散开，记录此时转子流量计读数，计算上临界Re；
(3) 重复步骤(1),(2)各1次，记录数据。
(4) 实验完毕后，将红墨水倒出，且将装置内水排出。
1、进水调节阀v1不宜开太大，要保证恒位水槽有溢流水，且溢流水尽可能小，使液面平稳，否则会影响测试数据。
2、若转子流量计上部有空气，将无法正常使用。方法：关闭出水调节阀v2，打开转子流量计放空阀v4，利用连通器原理或用吸耳球将空气排除干净。
3、出水调节阀调节要缓慢，观察墨水线稳定后再继续调节或记录数据。
4、试验针头的位置应尽可能在试验导管管轴上。
5、实验应在相对安静的条件下进行，以减少周围干扰。
1、管子内径d＝____mm；水温：___℃；ρ＝______ kg/m3；μ＝______Pa.s
2、转子流量计标定曲线
3、实验数据
1、影响流动型态的因素有哪些?
2、若导管不透明，不能用直接观察来判断管中流体的流动型态，你认为可采用什么方法来判断流型?
3、有人说可以只用流速来判断管中流动型态，流速低于某一具体数值时是层流，否则是湍流，你认为这种看法对否？在什么条件下可以只用流速的数值来判断流动型态？
4、层流和湍流流动的本质区别是什么?
5、雷诺数的物理意义是什么?
6、实验过程中，哪些因素对实验结果有影响?
7、若墨水注入管离管壁较近，会得到什么样的实验现象？
8、根据实验现象说明层流和湍流情况时墨水的流动状态。
9、如果待测流体为理想流体，所看到的现象应是怎样的？
