為了直接觀察流體流動(dòng)時(shí)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況及各種因素對(duì)流動(dòng)狀況的影響，可安排如圖1-14所示的實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)稱(chēng)為雷諾實(shí)驗(yàn)。在水箱3內(nèi)裝有溢流裝置6，以維持水位恒定。箱的底部接一段直徑相同的水平玻璃管4，管出口處有閥門(mén)5以調(diào)節(jié)流量。水箱上方有裝有帶顏色液體的小瓶1，有色液體可經(jīng)過(guò)細(xì)管2注入玻璃管內(nèi)，在水流經(jīng)玻璃管過(guò)程中，同時(shí)把有色液體送到玻璃管入口以后的管中心位置上。
圖1-14 雷諾實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)時(shí)可以觀察到，當(dāng)玻璃管里水流速度不大時(shí)，從細(xì)管引到水流中心的有色液體成一直線平穩(wěn)地流過(guò)整根玻璃管，與玻璃管里的水并不相混雜，如圖1-15(a)所示。這種現(xiàn)象表明玻璃管里水的質(zhì)點(diǎn)是沿著與管軸平行的方向作直線運(yùn)動(dòng)，若把水流速度逐漸提高到一定數(shù)值，有色液體的細(xì)線開(kāi)始出現(xiàn)波浪形，速度再增，細(xì)線便完全消失，有色液體流出細(xì)管后隨即散開(kāi)，與水完全混合在一起，使整根玻璃管中的水呈現(xiàn)均勻的顏色，如圖1-15(b)所示。這種現(xiàn)象表明水的質(zhì)點(diǎn)除了沿著管道向前運(yùn)動(dòng)外，各質(zhì)點(diǎn)還作不規(guī)則的雜亂運(yùn)動(dòng)，且彼此相互碰撞并相互混合。質(zhì)點(diǎn)速度的大小和方向隨時(shí)發(fā)生變化。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)揭露出流體流動(dòng)有兩種截然不同的類(lèi)型。一種相當(dāng)于圖1-15(a)的流動(dòng)，稱(chēng)為滯流或?qū)恿鳎硪环N相當(dāng)于圖1-15(b)的流動(dòng)，稱(chēng)為湍流或紊流。
若用不同的管徑和不同的流體分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，不僅流速。能引起流動(dòng)狀況改變，而且管徑d、流體的粘度μ和密度ρ也都能引起流動(dòng)狀況的改變。足見(jiàn)，流體的流動(dòng)狀況是由多方面因素決定的。通過(guò)進(jìn)一步的分析研究，可以把這些影響因素組合成為duρ/μ的形式。duρ/μ稱(chēng)為雷諾（Reynolds）準(zhǔn)數(shù)或雷諾數(shù)，以Re表示，這樣就可以根據(jù)Re準(zhǔn)數(shù)的數(shù)值來(lái)分析流動(dòng)狀態(tài)。
雷諾準(zhǔn)數(shù)的因次為：
可見(jiàn)，Re準(zhǔn)數(shù)是一個(gè)無(wú)因次數(shù)群。組成此數(shù)群的各物理量，必須用一致的單位表示。因此，無(wú)論采用何種單位制，只要數(shù)群中各物理量的單位一致，所算出的Re值必相等。
凡是幾個(gè)有內(nèi)在聯(lián)系的物理量按無(wú)因次條件組合起來(lái)的數(shù)群，稱(chēng)為準(zhǔn)數(shù)或無(wú)因次數(shù)群。這種組合并非是任意拼湊的，一般都是在大量實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)影響某一現(xiàn)象或過(guò)程的各種因素有一定認(rèn)識(shí)之后，再用物理分析或數(shù)學(xué)推演或二者相結(jié)合的方法定出來(lái)的。它既反映所包含的各物理量的內(nèi)在關(guān)系，又能說(shuō)明某一現(xiàn)象或過(guò)程的一些本質(zhì)。如流體的流動(dòng)類(lèi)型，可以用雷諾數(shù)來(lái)判斷。
實(shí)驗(yàn)證明，流體在直管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，當(dāng)Re≤2000時(shí)，流體的流動(dòng)類(lèi)型屬于滯流，當(dāng)Re≥4000時(shí)，流動(dòng)類(lèi)型屬于湍流，而Re值在2000～4000的范圍內(nèi)，可能是滯流，也可能是湍流，若受外界條件的影響，如管道直徑或方向的改變，外來(lái)的輕微震動(dòng)，都易促成湍流的發(fā)生，所以將這一范圍稱(chēng)之為不穩(wěn)定的過(guò)渡區(qū)。在生產(chǎn)操作條件下，常將Re>3000的情況按湍流考慮。
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