Hva er Reynolds -nummeret?

Reynolds -nummeret (RE) er et dimensjonsløst tall relatert til væskemekanikk.Det er blant de viktigste attributtene som brukes til å oppsummere kreftene som virker på en væske, og basert på dens verdi bestemmes turbulensen eller mangelen på turbulens av en væske.Betegnelsen er oppkalt etter Osborne Reynolds, som gjorde mange banebrytende studier i fluidmekanikk på slutten av 1800- og begynnelsen av 1900 -tallet.Variasjonene i mengden er lagt ut på x-aksen til det lunefulle diagrammet, en av de mer nyttige grafene i væskemekanikk.

Mer spesifikt er Reynolds-tallet definert som forholdet mellom treghetskrefter, som bidrar til turbulens,til tyktflytende krefter, som virker mot turbulens, innenfor en væske.Sagt på en annen måte, antallet beskriver hvor sannsynlig flyt er å være laminær eller turbulent for et gitt sett med fysiske forhold.Laminær, eller glatt, flyt indikerer at alt i strømmen av en væske beveger seg i samme retning, og at disse indre strømningene ikke påvirker hverandre.Turbulent strømning indikerer derimot at forstyrrelser eller virvler skapes i hovedstrømmen.

Det vanligste eksemplet på laminær og turbulent strømning kan bli funnet ved en vask.Når vannet først blir slått på og ikke flyter veldig raskt, er det klart.De fleste av de indre strømningene i vannet samhandler ikke med hverandre og beveger seg i samme retning;Dette er laminær strømning og indikerer et lavt Reynolds -tall.Når mengden og hastigheten på vannet øker, blir det hvitt.De indre strømningene begynner å kollidere med hverandre i en turbulent strømning, og introduserer luft i vannstrømmen.

Et annet eksempel på konseptet er å forestille seg et objekt som beveger seg gjennom en væske.Jo raskere gjenstanden beveger seg, jo tettere væsken, og jo mer tid objektet beveger seg, jo mer sannsynlig er væskestrømmen å være turbulent.Jo mer tyktflytende eller klissete væske er, jo større er sjansen for at væskens tykkelse vil virke mot en turbulent strømning.

Matematisk er Reynolds -tallet definert som:

re ' rho; * V * L /° L
' kjørelengde (vanligvis FT eller M)
I et rør eller kanal, L ' hydraulisk radius (vanligvis FT eller M) #181; ^{' Væskedynamisk viskositet (vanligvis lb/(ft*s) eller kg/(m*s) eller pa*s)} Fra ligningen kan det sees at Reynolds -tallet er i direkte forhold til lengden.Det varierer også proporsjonalt med lengden og væsketettheten.Tallene rho;
, V og
l bidrar alle til treghetskreftene, mens #181;
bare bidrar til de viskøse kreftene.
for re på 2300 eller mindre, væskestrømmen anses å væreLaminar.Turbulent strømning oppnås derimot når RE er større enn 4000.Verdier for Reynolds -antallet mellom disse to mengdene indikerer overgangsstrømmer, som kan utvise egenskaper for begge typer strømning.

Reynolds -tallet brukes i mange forskjellige anvendelser av væskemekanikk.Det er en nødvendig del av beregninger av friksjonsfaktor i noen ligninger i væskemekanikk, for eksempel Darcy - Weisbach -ligningen.En annen vanlig bruk av antallet kommer i modellering av organismer som svømmer gjennom vann, og denne applikasjonen er gjort fra de største dyrene og mdash;som Blue Whale Mdash;til veldig små dyr, inkludert mikroorganismer.Den har til og med applikasjoner i modellering av luftstrøm rundt gjenstander, for eksempel vingene til et fly.