Порядок выполнения работ и обработка опытных данных
1. Открыть незначительно кран 4 на трубе 2 ,чтобы скорость движения воды в ней была небольшой (вода из трубы 1 должна течь тонкой струйкой).
2. Подать из емкости 6 в трубу 2 небольшое количество раствора красителя, чтобы окрашенная струйка воды представляла собой отчетливо выраженную нить по всей длине трубы.
3. Измерить с помощью мерного сосуда 5 и секундомера 7 расход воды Q в трубе. При этом измеряемый объем воды в сосуде 3 должен быть таким, чтобы время наполнения составляло не менее 20…30 секунд.
4. Снять показания пьезометров.
5. Результаты измерений записать в таблицу 3.1.
6. Увеличить открытием крана 4 скорость движения воды в трубе 2, но так, чтобы окрашенная струйка жидкости сохранялась, т.е. чтобы режим остался ламинарным, и, выполнив те же измерения, что и в первом опыте, записать их результаты в таблицу 3.1.
7. Дальнейшим увеличением открытия крана 4 создать в трубе 2 турбулентный режим (об этом будет свидетельствовать интенсивное перемешивание с водой раствора красителя, подачу которого следует увеличить, чтобы эффект был ярче) и выполнить третий и четвертый опыты так, как описано выше. Результаты измерений записать в таблицу 3.1.
Таблица 3.1
| № п/п | Наименование и обозначение измеряемых и вычисляемых величин | Ед. изм. | Результат измерений и вычислений | |||
| Ламин. режим | Турбул. режим | |||||
| Опыт 1 | Опыт 2 | Опыт 3 | Опыт 4 | |||
Объём воды в мерном сосуде  | см3 | |||||
Время наполнения объёма  | с | |||||
Расход воды  | см3/с | |||||
| Внутренний диаметр стеклянной трубы d | см | |||||
Площадь поперечного сечения трубы  | см2 | |||||
Средняя скорость движения воды  | см/с | |||||
| Температура воды |  | |||||
Кинематический коэффициент вязкости воды  (по справочнику) | см2/с | |||||
Число Рейнольдса  | - | |||||
Критическое число Рейнольдса  (по справочнику) | - |
8. Открыть кран 13 на винипластовой трубе 2 так, чтобы разность показаний пьезометров 12 составляла не более 0,3 см, и измерить расход воды и ее температуру. Результаты измерений записать в таблицу 3.2.
9. Сделать ещё девять аналогичных опытов, увеличивая в каждом последующем опыте открытие крана 13 так, чтобы разность показаний пьезометров 12 (потеря напора по длине 
) при этом возрастала примерно в 1,5…1,6 раза. Результаты измерений записать в таблицу 3.2.
Таблица 3.2
| № п/п | Наименование и обозначение измеряемых и вычисляемых величин | Ед. изм. | Результат измерений и вычислений | |||||||||
| Номер опыта | ||||||||||||
Объём воды в мерном сосуде  | см3 | |||||||||||
Время наполнения  | с | |||||||||||
Расход воды  | см3/с | |||||||||||
Внутренний диаметр трубы  | см | |||||||||||
Площадь попереч. сечения трубы  | см2 | |||||||||||
| Средняя скорость потока | см/с | |||||||||||
Логарифм средней скорости  | - | |||||||||||
Отметка уровня воды в пьезометре 1  | см | |||||||||||
| Отметка уровня воды в пъезометре | см | |||||||||||
Потеря напора по длине  | см | |||||||||||
Логарифм потерь напора по длине  | - | |||||||||||
| Температура воды | | |||||||||||
| Кинематический коэффициент вязкости воды (по справочнику) | см2/с |
10. Выполнить все вычисления, предусмотренные таблицами 3.1 и 3.2.
11. Построить в масштабе по данным таблицы 1.5 график 
(рисунок 3.1) и определить с его помощью критическую скорость 
, а через неё и 
, а также показатели степени 
и 
и коэффициенты пропорциональности 
и 
.
12. Дать заключение по результатам работы.
3.4 Контрольные вопросы
1. Назовите режимы движения жидкости и укажите их характерные особенности.
2. Поясните, что такое критерий Рейнольдса, и назовите факторы, от которых он зависит.
3. Поясните, что такое критическое число Рейнольдса?
4. Поясните, каким образом при гидравлических расчётах определяют режим движения жидкости и с какой целью?
5. Поясните, что такое критическая скорость, от каких факторов она зависит и как её определяют?
6. Напишите и поясните аналитические зависимости потерь напора по длине от средней скорости потока при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости.
7. Объясните понятия верхней и нижней критической скоростей.
8. Что называется «вязкостью жидкости»?
9. Как связаны динамическая и кинематическая вязкости, каковы их размерности?
10. Напишите уравнения гипотезы Ньютона и поясните значения его членов.
11. Что такое «неньютоновская жидкость»? Приведите примеры таких жидкостей, используемых в строительстве.
12. Напишите формулу Бингама – Шведова и поясните значение её членов.
13. Нарисуйте эпюры скоростей ламинарного и турбулентного течений, а также эпюру напряжения трения при ламинарном движении в трубе.
14. От каких факторов зависит вязкость жидкостей? Расположите их в порядке важности.
15. Как меняется динамическая вязкость жидкости при нагреве?
16. Как меняется кинематическая вязкость жидкости при нагреве?
17. Как меняется кинематическая газа жидкости при нагреве?
18. Как изменится критическая скорость жидкости в трубе при увеличении диаметра трубы вдвое?
19. Как изменится критическое число Рейнольдса жидкости, текущей по трубе, при увеличении диаметра трубы вдвое?
20. Каков физический смысл критерия Рейнольдса?
21. Какова связь средней и максимальной скоростей частиц при ламинарном движении?
22. Что такое «ядро потока»?
23. Что такое «пограничный слой»?
24. Какова структура пограничного слоя и от чего зависит его толщина?
25. Как определить число Рейнольдса для каналов некруглого сечения?
26. В какой из жидкостей разной вязкости, текущих по трубам одного диаметра будет больше критическая скорость?
27. Чему равны силы трения между отдельными слоями жидкости во вращающемся вокруг вертикальной оси сосуде с жидкостью?
28. Сформулируйте гипотезу Ньютона о силе внутреннего трения в жидкости.
29. Как соотносятся между собой критические скорости при движении воды в трубах одинакового диаметра при равных числах Рейнольдса, но при различной температуре?
30. Как влияет внешнее давление на вязкость жидкости?
31. От чего зависит вязкость капельных жидкостей?
32. От чего зависит вязкость газов?
33. Почему при ламинарном режиме движения коэффициент Кориолиса достигает значения двух единиц, а при турбулентном режиме движения - чуть больше единицы?