Для відкритих русел, лотків, труб некруглого перерізу при безнапірному русі рідини число Рейнольдса виражають через гідравлічний радіус r:

(3)

Гідравлічний радіус R визначається за формулою:

, (4)

де  – площа живого перерізу потоку, см²;  – змочений периметр, тобто частина периметра живого перерізу, яка торкається стінок русла, см (рис. 2).

При напірному русі рідини в трубі змочений периметр  співпадає з периметром живого перерізу (рис. 2, а), а при безнапірному є лише частиною останнього (рис. 2, б).

а ) б)

Рис. 2. Змочений периметр для напірного і безнапірного руху рідини

Після обчислення числа Рейнольдса Re його значення порівнюють з критичним Re_кр і визначають режим руху рідини.

Для труб круглого перерізу:

• при Re  2320 – ламінарний режим руху рідини;

• при Re  2320 – турбулентний режим руху рідини.

Для відкритих русел, лотків, труб некруглого перерізу критичне число Рейнольса (Re_R)_кр є в 4 рази меншим, ніж Re_кр. Тобто (Re_R)_кр= 580:

• при Re_R  580 – ламінарний режим руху рідини;

• при Re_R  580 – турбулентний режим руху рідини.

У більшості випадків режим руху рідин – турбулентний. Ламінарний режим руху спостерігається в тонких капілярних трубках, при русі води в порах ґрунту (фільтрація), при русі дуже в’язких рідин у трубопроводах (нафта, мазут, оливи, цукровий сироп тощо).

2. Опис лабораторної установки

Л абораторна установка, схему якої наведено на рис. 3, складається з напірного бака 1, приєднаної до нього напірної труби 2, на кінці якої знаходиться вентиль 4. Над напірним трубопроводом закріплено ємність 3 з розчином барвника. З ємності 3 по тонкій силіконовій трубці барвник може вводитися в досліджуваний потік рідини. Трубка з барвником спрямована в напрямку руху води. В кінці установки розміщено мірний бак 5 для визначення об’єму рідини.

Рис. 3. Схема лабораторної установки

3. Хід виконання роботи

1. Перед виконанням дослідів резервуар 1 заповнюють водою. Після цього відкривають вентиль 4. При малих швидкостях руху води в трубі барвник, що подається з ємності 3, рухається окремою струминкою без змішування з потоком рідини. Це візуально підтверджує наявність ламінарного режиму руху рідини.

2. Поступово відкривають вентиль 4. Спостерігається перехід ламінарного режиму до турбулентного: забарвлена струминка починає коливатися в поперечному напрямку, утворюючи хвилясту лінію.

3. Наступне відкриття вентиля призводить до розривів струминки та до утворення вихорів. Далі забарвлена струминка розмивається, що свідчить про інтенсивне перемішування потоку, характерне для турбулентного режиму руху рідини.

При виконанні пп. 1–3 у мірний резервуар 5 набирають певний об’єм рідини W і заміряють секундоміром час її витікання t.

Об’ємну витрату Q для кожного досліду визначають за формулою:

, (5)

Середню швидкість руху води визначають за формулою:

, (6)

де  – площа живого перерізу потоку, см².

Число Рейнольдса Re обчислюють за формулою (2) і за ним визначають режим руху рідини в кожному окремому випадку.

Значення коефіцієнта кінематичної в’язкості  приймають залежно від температури води t за таблицею 1.

Таблиця 1.

Залежність коефіцієнта кінематичної в’язкості  залежно від температури води t

t, °С	5	10	12	15	20
, см^2/с	0,0152	0,0131	0,0121	0,0114	0,0101

Якщо температура не співпадає з табличними значеннями, необхідно провести інтерполяцію. Можна також скористатися формулою Пуазейля:

(7)

Результати дослідів та обчислень заносять у лабораторний журнал.