雷诺试验层流和湍流

§1.4.2流动类型与雷诺准数

现在开始介绍流体流动的内部结构。流动的内部结构是流体流动规律的一个重要方面。因为化工生产中的许多过程都和流动的内部结构密切联系。例如实际流体流动时的阻力就与流动结构紧密相关。其它许多过程，如流体的热量传递和质量传递也都如此。流动的内部结构是个极为复杂的问题，涉及面广。以下紧接着的内容只作简单的介绍，因而在许多方面只能限于定性的阐述。

1、流动类型——层流和湍流

1883年著名的雷诺实验揭示出流动的两种截然不同的型态。

雷诺试验层流和湍流

雷诺实验装置如图所示：

在水箱内装有溢流装置，以维持水位稳定，水

箱的底部安装一个带喇叭型进口的直径相同的

玻璃管，管出口处装有一个阀门用来调节流量，

水箱上方安装有内有颜料的小瓶，有色液体可

经过细管子注入玻璃管内。在水流经过玻璃管

的过程中，同时把有色液体送到玻璃管以后的

管中心位置上。

雷诺试验层流和湍流

雷诺实验观察到：

⑴、水流速度不大时，有色细流成一直线，与水不混合。此现象表明：玻璃管内的水的质点是沿着与管轴平行的方向作直线运动。即流体分层流动，层次分明，彼此互不混杂，掺和(唯其如此，才能使有色液体保持直线)这种流型叫层流或滞流。

⑵、水流速度增大到某临界值时，有色细流开始抖动，弯曲，继而断裂，细流消失，与水完全混合在一起，整根玻璃管呈均匀颜色，此现象表明，玻璃管内的水的质点除了沿着管道向前运动外，各质点还作不规则的，杂乱的运动，且彼此间相互碰撞，相互混合，质点速度的大小和方向随时发生变化，这种流型叫湍流或紊流。

2、流型的判据—雷诺准数

对管流而言，影响流型的因素有，流道的几何尺寸(管径d)流动的平均速度u和流体的物理性质(密度ρ和粘度μ)。

雷诺发现，可以将这些影响因素综合成一个无因次数群duρ/μ，作为流型的判据。此数群称为雷诺(Reynolds)数，以Re表示，即：

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