在壓力管道內流體流動過程中，由于管徑、溫度、管壁粗糙度、流速等條件的變化，會引起層流、臨界流、湍流等流體流動狀態的變化。層流的特點是流體中的顆粒在流動過程中不發生混合，呈線性運動，運動元件不發生脈動。在湍流中，流體中的顆粒相互混合，其運動軌跡是曲折混沌的，運動元素是脈動的。

        通過大量實驗，發現臨界流速與流動截面的特征幾何尺寸、管徑D、流體的動粘度和密度有關，即四個以上的無因次雷諾數稱為一個。

        實際流體流動將呈現兩種不同的類型：層流和湍流。二者的區別在于流動過程中流體層間是否發生混合現象。在湍流中有一個隨機變化的脈動，但在層流中沒有，如圖1所示。

        圓管內定常流動的流型變換依賴于雷諾數。在大量實驗數據的基礎上，雷諾數將影響流體流動狀態的因素歸納為一個無量綱數，稱為雷諾數Re，作為判斷流體流動狀態的標準。

        臨界流速是判斷流體流動狀態的關鍵因素。臨界流速隨流體粘度、密度和通道尺寸的變化而變化。流體從層流到湍流的過渡速度稱為上臨界速度，從湍流到層流的過渡速度稱為下臨界速度。

        與圓管內定常流動流型轉變相對應的雷諾數稱為臨界雷諾數，與上、下臨界轉速相對應的雷諾數稱為上臨界雷諾數和下臨界雷諾數。上臨界雷諾數意味著超過這個雷諾數的流動必須是湍流的，這是非常不確定的，并且跨越了一個很大的數值范圍。而且，它極不穩定。只要有輕微的干擾，流型就會改變。上臨界雷諾數通常隨實驗環境和初始流動狀態而變化。因此，上臨界雷諾數在工程技術上沒有實際意義。具有實際意義的是較低的臨界雷諾數，這意味著低于這個雷諾數的流動必須是層流的，并且有一個確定的值。它通常被用作判斷流動狀態的標準，即

        Re<2320時，為層流；

        re>2320時，湍流；

        此值是圓形平滑管道或近似平滑管道的值。在工程實踐中，一般取re=2000。

        實際流體流動呈現兩種不同形態的原因是擾動因子與粘性穩定性的比較和對抗的結果。從圓管內的穩定流動來看，減小管徑、降低流體粘度、增大流量都有利于流動的穩定。總的來說，小雷諾數流動趨于穩定，而大雷諾數流動穩定性差，容易產生湍流。

        由于這兩種流型在流場結構和動態特性上有很大的差異，有必要對其進行區分和討論。當圓管內定常流流型為層流時，沿程水頭損失與平均流速成正比，而在紊流中，沿程水頭損失與平均流速的1.75～2.0次方成正比。

        自循環雷諾數實驗儀是一種能直接觀察不同雷諾數下流場的裝置。通過紅墨水在管道中的延遲褪色現象，顯示出不同的流型。水通過自循環供水泵進入恒壓水箱，依次與實驗管道相連。實驗管道尾部設有流量調節閥，實驗管道出口設有自循環回水裝置。恒壓水箱通過上下水管與自循環供水裝置連接。恒壓水箱設有溢流板、穩水板，穩水板側面開有穩水孔，溢流板和穩水板將恒壓水箱分為溢流區。恒壓區和穩水區的恒壓水箱上部設有自動消色差顯示液體容器。在所述的顯示液體容器的下方設有帶導針的導管。采用獨立的自循環恒壓供水系統，操作方便，直觀，示蹤劑自動消色差。