在流體在壓力管道中流動的過程中，由于條件的變化（如管徑、溫度、管壁粗糙度和流速的變化），流體的流動狀態會發生變化，出現層流、臨界流和湍流等現象。層流的特點是流體的顆粒在流動過程中不相互混合，以線性方式移動，并且運動元件不顯示脈動。在湍流中，流體中的顆粒相互混合，其運動軌跡曲折、混沌，運動元件有脈動。

        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、流體的動態粘度和密度有關，即由上述四個量組成的無量綱數稱為雷諾數。

        實際流體流動將顯示兩種不同的類型：層流和湍流。它們之間的區別在于流動過程中流體層之間是否發生混合現象。如圖1所示，在湍流中存在隨機變化的脈動，但在層流中不存在。

        圓管內恒定流的流型變換取決于雷諾數。在大量實驗數據的基礎上，Reynolds將影響流體流動狀態的因素歸納為一個無量綱數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。臨界速度隨流體的粘度和密度以及流道的大小而變化。流體從層流過渡到湍流時的速度稱為上臨界速度，從湍流過渡到層流時的速度稱為下臨界速度。

        與圓管內穩定流動的流型轉變相對應的雷諾數稱為臨界雷諾數，與上下臨界速度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該雷諾數的流動必須是湍流，這是非常不確定的，并且跨越了一個大的值范圍。此外，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，臨界雷諾數在工程上沒有實際意義。具有實際意義的是較低的臨界雷諾數，這意味著低于該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；

        該值是圓形平滑管道或近似平滑管道的值。在工程實踐中，通常取re=2000。

        實際流體流動呈現兩種不同模式的原因是擾動因子和粘性穩定性之間的比較和對抗。考慮到圓管內的穩定流動，不難理解，減小管徑、降低流體粘度和增加流量都有利于流動的穩定性。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，容易發生湍流。

        由于這兩種流型的流場結構和動態特性有很大差異，因此有必要對其進行區分和討論。當圓管內恒定流的流型為層流時，沿程水頭損失與平均流速成正比，而在紊流中，水頭損失與平均流速的1.75~2.0次方成正比。

        自循環雷諾實驗儀是一種可以直接觀察不同雷諾數下流型的裝置。通過管道中延遲褪色的紅墨水現象，顯示出不同的流動模式。水通過自循環供水泵進入恒壓水箱，依次與實驗管路連接。流量調節閥設置在實驗管道的尾部，自循環回水裝置設置在實驗管道的出口。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，并在水箱側面開有穩水孔