1.4.2. Методика выполнения эксперимента

Визуальное наблюдение режима течения жидкости проводится на приборе Рейнольдса (рис.6). Прибор состоит из напорного бака 1, в который поступает вода по трубопроводу, снабженному вентилем 2. Для поддержания в баке постоянного уровня воды имеется сливная труба 8. Уровень воды в баке контролируется с помощью мерного стекла 9. К баку подсоединена стеклянная труба 3, в конце которой имеется вентиль 4 для регулирования расхода воды. Над баком 1 установлен кольцевой сосуд 5 с подкрашенной жидкостью. К днищу сосуда подключена трубка 6 с краном 7, при помощи которого регулируется расход подкрашенной жидкости. Открытый отогнутый конец трубки 6 установлен по оси трубы 3. Прибор снабжен качающимся водомером 10, служащим для определения расхода воды через трубу 3. На трубе 3 имеются отводы к пьезометрам 11 и 12. Пьезометры предназначены для определения потерь напора в трубе 3 на фиксированном участке.

Рис.6. Схема прибора Рейнольдса

Визуальные наблюдения режимов течения воды в стеклянной трубе основаны на виде окрашенной струйки. Для установления ламинарного режима течения необходимо обеспечить малый расход воды через стеклянную трубу, а для создания турбулентного режима течения следует увеличить расход воды. При определении числа Рейнольдса вычисляется среднерасходная скорость v и кинематический коэффициент вязкости .

Среднерасходную скорость вычисляют по формуле

V = Q / S (см/с). ( 4.2 )

Расход Q в этой формуле, измеренный объемным способом, равен

( ), ( 4.3 )

где n – число качаний водомера за время t;

w – объем полости качающегося водомера;

S – площадь живого сечения потока в стеклянной трубе.

Значение кинематического коэффициента вязкости воды  в зависимости от ее температуры определяется по формуле Пуазейля

, ( 4.4 )

где Т – температура воды в градусах Цельсия.

Режим течения жидкости в стеклянной трубе устанавливается согласованием полученных в опытах значений чисел Рейнольдса с критическими их значениями.

1.4.3. Порядок выполнения работы

1. Наполнить напорный бак 1 водой и измерить температуру Т воды.

2. При минимально возможном открытии вентиля 4 регулируется подача воды в бак 1 так, чтобы непрерывно работал слив 8.

3. Установить краном 7 подачу подкрашенной жидкости в трубу 3.

4. Визуально оценить вид подкрашенной струйки, определить число качаний водомера, замерить время цикла (цикл - одно двойное качание водомера) и занести данные эксперимента в таблице 4.

5. Увеличить расход воды путем большего открытия вентиля 4, обеспечивая при этом непрерывную работу слива 8, установить подачу подкрашенной жидкости в трубу 3, визуально оценить вид подкрашенной струйки и замерить время цикла водомера.

6. Опыт повторить при трех различных расходах воды, при этом каждый раз необходимо увеличивать открытие вентиля 4. Последний опыт проводится при полностью открытом вентиле 4.

7. Для каждого из опытов по формулам (4.1-4.4) вычислить значение числа Рейнольдса. Сопоставляя полученные значения Re с критическими их значениями, установить режим течения воды и результаты внести в таблицу 4.

Примечание. При выполнении лабораторного практикума методом компьютерного моделирования работы по п.п. 1-3 не выполняются.