层流、过渡流和湍流的实验研究
仪器:
- 液压凳
- 奥斯本雷诺装置
- 染料
奥斯本雷诺装置包括以下部分:
- 支柱
- 可视化管道
- 出口控制阀
- 针
- 水库
- 大理石玻璃(kanchi),流动顺畅
- 开胃菜
- 溢流管
- 进水管
- 染料贮存器
- 嘴
- 染料控制阀
流的类型和流的概念
层流:
粒子以平行薄板的形式沿直线运动的流动称为层流。层流表示所有流线沿平行路径流动的稳定状态。在这种情况下,染料将保持很容易识别为固体核心。
湍流:
其中粒子在锯齿形图案中移动的流动类型称为湍流。湍流表示为流线相互作用导致剪切计划塌陷和混合发生的不稳定条件。随着流速增加,从层流到湍流的过渡是逐渐的过程。该变化区域被定义为过渡流程。这将在分散之前作为湍流染料流出现,因为发生湍流。
过渡流:
当流动从层流变为湍流或反之亦然时,就会产生扰动,称为过渡流。
明渠水流:
当水流暴露在环境中时,无论是在管道中还是在明渠中,都被称为明渠水流。
封闭通道流量:
当水流不直接暴露在环境中时,它被称为封闭流或管流。
有两种方法可以对流进行分类:
- 通过可视化
- 通过计算
当液体流动时,有三种力作用于其上:
- 惯性力量
- 重力
- 粘滞力
雷诺数:
它是惯性力与粘滞力的比值。从数学上讲,它是
RN=v*D/טIf
1)RN = 0至2000
然后流动将是层状的。
2) RN=2000至4000
然后流动将是过渡的。
3) RN=大于4000
然后水流就会湍急。
实验步骤:
我用染料填满了水库。
我将设备定位在板凳上并将入口管连接到替补脚。
然后我降低了染料注射器,直到它沿着钟嘴进口之上。
我打开工作台进水阀,慢慢地将高位水箱加满至溢流液位,然后关闭进水阀。
然后我打开并关闭流量控制阀以承认水流可视化管道。
我轻轻地打开进水阀,直到水从出水管流出。
我分次打开控制阀并调整染料控制阀,直到实现带有染料指示的缓慢流动。
在低流速下,染料被从管道中心抽出。
我增加了在染料中产生漩涡的流速,直到染料完全分散到水中。
我目测了这三种流动。
当染料看起来像一条线时,我把它归类为层流。
当染料看起来分散时,我把它归为湍流
当染料在某个时刻看起来像一条线,在某个时刻分散时,我将其归类为过渡流。
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