有壓管路流體在流動(dòng)過程中，由于條件的改變（例如，管徑改變、溫度的改變、管壁的粗糙度改變、流速的改變）會(huì)造成流體流態(tài)的變化，會(huì)出現(xiàn)層流、臨界流、紊流等現(xiàn)象。層流的特點(diǎn)是流體的質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)過程中互不摻混呈線狀運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)要素不呈現(xiàn)脈動(dòng)現(xiàn)象。在紊流中流體的質(zhì)點(diǎn)互相摻混，其運(yùn)動(dòng)軌跡是曲折混亂的，運(yùn)動(dòng)要素發(fā)生脈動(dòng)現(xiàn)象。

經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)臨界流速與過流斷面的特征幾何尺寸管徑d、流體的動(dòng)力粘度和密度有關(guān)，即。由以上四個(gè)量組成一個(gè)無量綱數(shù)，稱為雷諾數(shù)。

實(shí)際流體的流動(dòng)會(huì)呈現(xiàn)出兩種不同的型態(tài)：層流和紊流，它們的區(qū)別在于：流動(dòng)過程中流體層之間是否發(fā)生混摻現(xiàn)象。在紊流流動(dòng)中存在隨機(jī)變化的脈動(dòng)量，而在層流流動(dòng)中則沒有，如圖1所示。

圓管中恒定流動(dòng)的流態(tài)轉(zhuǎn)化取決于雷諾數(shù)。雷諾根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)資料，將影響流體流動(dòng)狀態(tài)的因素歸納成一個(gè)無因次數(shù)，稱為雷諾數(shù)Re，作為判別流體流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)則。

判別流體流動(dòng)狀態(tài)的關(guān)鍵因素是臨界速度。臨界速度隨流體的粘度、密度以及流道的尺寸不同而改變。流體從層流到紊流的過渡時(shí)的速度稱為上臨界流速，從紊流到層流的過渡時(shí)的速度為下臨界流速。

圓管中定常流動(dòng)的流態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)稱為臨界雷諾數(shù)，對(duì)應(yīng)于上、下臨界速度的雷諾數(shù)，稱為上臨界雷諾數(shù)和下臨界雷諾數(shù)。上臨界雷諾數(shù)表示超過此雷諾數(shù)的流動(dòng)必為紊流，它很不確定，跨越一個(gè)較大的取值范圍。而且極不穩(wěn)定，只要稍有干擾，流態(tài)即發(fā)生變化。上臨界雷諾數(shù)常隨實(shí)驗(yàn)環(huán)境、流動(dòng)的起始狀態(tài)不同有所不同。因此，上臨界雷諾數(shù)在工程技術(shù)中沒有實(shí)用意義。有實(shí)際意義的是下臨界雷諾數(shù)，它表示低于此雷諾數(shù)的流動(dòng)必為層流，有確定的取值。通常均以它作為判別流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)則，即

Re<2320時(shí)，層流；

Re>2320時(shí)，紊流；

該值是圓形光滑管或近于光滑管的數(shù)值，工程實(shí)際中一般取Re=2000。

實(shí)際流體的流動(dòng)之所以會(huì)呈現(xiàn)出兩種不同的型態(tài)是擾動(dòng)因素與粘性穩(wěn)定作用之間對(duì)比和抗衡的結(jié)果。針對(duì)圓管中定常流動(dòng)的情況，容易理解：減小管徑，減小流體粘度，加大流量三種途徑都是有利于流動(dòng)穩(wěn)定的。綜合起來看，小雷諾數(shù)流動(dòng)趨于穩(wěn)定，而大雷諾數(shù)流動(dòng)穩(wěn)定性差，容易發(fā)生紊流現(xiàn)象。

由于兩種流態(tài)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力特性存在很大的區(qū)別，對(duì)它們加以判別并分別討論是十分必要的。圓管中恒定流動(dòng)的流態(tài)為層流時(shí)，沿程水頭損失與平均流速成正比，而紊流時(shí)則與平均流速的1.75～2.0次方成正比。

自循環(huán)雷諾實(shí)驗(yàn)儀就是一種能夠直觀觀察到不同雷諾數(shù)下流態(tài)現(xiàn)象的裝置。通過延時(shí)消色的紅墨水在管路中呈現(xiàn)的現(xiàn)象，展示不同流態(tài)。水經(jīng)自循環(huán)供水泵進(jìn)入恒壓水箱依次與實(shí)驗(yàn)管道相接,實(shí)驗(yàn)管道尾部設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥,實(shí)驗(yàn)管道出口下設(shè)自循環(huán)回水裝置,恒壓水箱與自循環(huán)供水器通過上水管和下水管連接,恒壓水箱內(nèi)設(shè)有溢流板,穩(wěn)水板,穩(wěn)水板側(cè)向開有穩(wěn)水孔,溢流板和穩(wěn)水板將恒壓水箱內(nèi)劃分為溢流區(qū),恒壓區(qū)和穩(wěn)水區(qū)恒壓水箱上部設(shè)有裝可自動(dòng)消色顯示液容器,顯示液容器下設(shè)帶有導(dǎo)流針頭的導(dǎo)流管,采用了獨(dú)立自循環(huán)恒壓供水系統(tǒng),操作簡(jiǎn)便直觀,示蹤劑自動(dòng)消色.