对于非圆管流动，雷诺数可以表示为
式中；R为过流断面的水力半径；A为过流断面面积；为湿周（过流断面上液体与固体边界接触的长度）。
以水力半径作为特征长度表示的雷诺数也称为广义雷诺数。
四、实验内容与方法
1．定性观察两种流态。
启动水泵供水，使水箱溢流，经稳定后，微开流量调节阀，打开颜色水管道的阀门，注入颜色水，可以看到圆管中颜色水随水流流动形成一直线状，这时的流态即为层流。
进一步开大流量调节阀，流量增大到一定程度时，可见管中颜色水发生混掺，直至消色。
表明流体质点已经发生无序的杂乱运动，这时的流态即为湍流。
2．测定下临界雷诺数
先调节管中流态呈湍流状，再逐步关小调节阀，每调节一次流量后，稳定一段时间并观察其形态，当颜色水开始形成一直线时，表明由湍流刚好转为层流，此时管流即为下临界流动状态。
测定流量，记录数显温度计所显示的水温值，即可得出下临界雷诺数。
注意，接近下临界流动状态时，流量应微调，调节过程中流量调节阀只可关小、不可开大。
3．测定上临界雷诺数
先调节管中流态呈层流状，再逐步开大调节阀，每调节一次流量后，稳定一段时间并观察其形态，当颜色水开始散开混掺时，表明由层流刚好转为湍流，此时管流即为上临界流动状态。
记录智能化数显流量仪的流量值和水温，即可得出上临界雷诺数。
注意，流量应微调，调节过程中流量调节阀只可开大、不可关小。
五、数据处理及成果要求
1．记录有关信息及实验常数
实验设备名称：
实验台号：
_________
实验者：
______________________实验日期：
_________
管径d=_____×10-2m，水温t=______oC
运动粘度（m2/s）=×10-4m2/s
计算常数K=×106s/m3
2．实验数据记录及计算结果
表1雷诺实验记录计算表
实验次序
颜色水线形状
流量
（10-6m3/s）
雷诺数
Re
阀门开度增（）或
减（）
备注
1
2
3
4
5
6
7
实测下临界雷诺数（平均值）=
3．成果要求
（1）测定下临界雷诺数（测量2~4次，取平均值）；见表.1
（2）测定上临界雷诺数（测量1~2次，分别记录）；见表1
（3）确定广义雷诺数表达式及其圆管流的广义下临界雷诺数实测数值。
六、分析思考题
1．为何认为上临界雷诺数无实际意义，而采用下临界雷诺数作为层流与湍流的判据？
七、注意事项
1．为使实验过程中始终保持恒压水箱内水流处于微溢流状态，应在调节流量调节阀后，相应调节可控硅调速器，改变水泵的供水流量。
2．实验中不要推、压实验台，以防水体受到扰动。
实验二局部水头损失实验
一、实验目的和要求
学习掌握三点法、四点法测量局部阻力因数的技能，并将突扩管的实测值与理论值比较，将突缩管的实测值与经验值比较；
二、实验装置
1．实验装置简图
实验装置及各部分名称如图1所示。
图1局部水头损失实验装置简图
1.自循环供水器2.实验台3.可控硅无级调速器4.恒压水箱5.溢流板
6.稳水孔板7.圆管突然扩大8.气阀9.测压计10.测压管①~⑥11.滑动测量尺
12.圆管突然收缩13.实验流量调节阀14.回流接水斗15.下回水管
16.稳压筒17.传感器18.智能化数显流量仪
2．装置说明
（1）实验管道由圆管突扩、突缩等管段组成，各管段直径已知。
在实验管道上共设有六个测压点，测点①－③和③－⑥分别用以测量突扩和突缩的局部阻力因数。
其中测点①位于突扩的起始界面处，这里引用公认的实验结论“在突扩的环状面积上的动水压强近似按静水压强规律分布”，认为该测点可用以测量小管出口端中心处压强值。
气阀8用于实验开始时排除管中滞留气体。
（2）流量测量——智能化数显流量仪
智能化数显流量仪系统包括实验管道内配套流量计、稳压筒、高精密传感器和智能化数显流量仪（含数字面板表及A/D转换器）。
该流量仪为管道式瞬时流量仪，测量精度一级。
流量仪需先排气调零，流量仪所显示的数值为瞬时流量值。
3．基本操作方法
（1）排气。
启动水泵待恒压水箱溢流后，关闭实验流量调节阀13，打开阀8排除管中滞留气体。
排气后关闭阀8，并检查测压管各管的液面是否齐平，若不平，重复排气操作，直至齐平，智能化数显流量仪调零。
（2）测压管水头用测压计测量，基准面可选择在滑动测量尺零点上。
（3）流量测量。
实验流量用阀13调节，记录智能化数显流量仪的流量值。
三、实验原理
流体在流动的局部区域，如流体流经管道的突扩、突缩和闸门等处（图2），由于固体边界的急剧改变而引起速度分布的变化，甚至使主流脱离边界，形成旋涡区，从而产生的阻力称为局部阻力。
由于局部阻力作功而引起的水头损失称为局部水头损失，用hj表示。
局部水头损失是在一段流程上，甚至相当长的一段流程上完成的，如图2，断面1至断面2，这段流程上的总水头损失包含了局部水头损失和沿程水头损失。
若用hi（i=1,2…）表示第i断面的测压管水头，即有
图2局部水头损失
或
局部阻力因数为
（1）圆管突然扩大段。
本实验仪采用三点法测量。
三点法是在突然扩大管段上布设三个测点，如图1测点①、②、③所示。
流段①至②为突然扩大局部水头损失发生段，流段②至③为均匀流流段，本实验仪测点①、②间距为测点②、③的一半，hf1-2按流程长度比例换算得出。
则hf1-2＝hf2-3/2=h2-3/2=（h2-h3）/2
式中hi为测压管水头值，当基准面选择在标尺零点时即为第i断面测压管液位的标尺读值；分别表示式中的前、后括号项。
因此只要实验测得三个测压点的测压管水头值h1、h2、h3及流量等即可得突然扩大段局部阻力水头损失。
若圆管突然扩大段的局部阻力因数用上游流速v1表示，为
对应上游流速v1的圆管突然扩大段理论公式为
（2）圆管突然缩小段。
本实验仪采用四点法测量。
四点法是在突然缩小管段上布设四个测点，如图1测点③、④、⑤、⑥所示。
图中B点为突缩断面处。
流段④至⑤为突然缩小局部水头损失发生段，流段③至④、⑤至⑥都为均匀流流段。
流段④至B间的沿程水头损失按流程长度比例由测点③、④测得，流段B至⑤的沿程水头损失按流程长度比例由测点⑤、⑥测得。
本实验仪l3-4=2l4-B，lB-5＝l5-6，有hf4-B＝hf3-4/2=h3-4/2，hfB-5＝hf5-6=h5-6。
则hf4-5＝h3-4/2+h5-6=（h3-h4）/2+h5-h6
因此只要实验测得四个测压点的测压管水头值h3、h4、h5、h6及流量等即可得突然缩小段局部阻力水头损失。
若圆管突然缩小段的局部阻力因数用下游流速v5表示，为
对应下游流速v5的圆管突然缩小段经验公式为
（3）测量局部阻力因数的二点法。
在局部阻碍处的前后顺直流段上分别设置一个测点，在某一流量下测定两点间的水头损失，然后将等长度的直管段替换局部阻碍段，再在同一流量下测定两点间的水头损失，由两水头损失之差即可得局部阻碍段的局部水头损失。
四、实验内容与方法
测量突然扩大局部水头损失与突然缩小局部水头损失，并测定相应的局部水头损失因数。
参照实验基本操作方法，在恒定流条件下改变流量2~3次，其中一次为最大流量，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量。
实验数据处理与分析参考第五部分。
五、数据处理及成果要求
1．记录有关信息及实验常数
实验设备名称：
实验台号：
_________
实验者：
______________________实验日期：
_________
实验管段直径：
d1=D1=____10-2md2=d3=d4=D2=____10-2m
d5=d6=D3=___10-2m
实验管段长度：
l1-2=10-2ml2-3=10-2ml3-4=10-2m
l4-B=10-2mlB-5=10-2ml5-6=10-2m
2.实验数据记录及计算结果
表1局部水头损失实验记录表
次数
流量
/（10-6m3/s）
测压管读数/10-2m
h1
h2
h3
h4
h5
h6
1
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