Vad är Reynolds -numret?

Reynolds -numret (RE) är ett dimensionellt antal relaterade till vätskemekanik.Det är bland de viktigaste attributen som används för att sammanfatta krafterna som verkar på en vätska och baserat på dess värde bestäms turbulensen eller bristen på turbulens hos en vätska.Beteckningen är uppkallad efter Osborne Reynolds, som gjorde många banbrytande studier i flytande mekanik i slutet av 1800- och början av 1900 -talet.Variationerna i mängden anges på x-axeln i det humöriga diagrammet, en av de mer användbara graferna i fluidmekanik.

Mer specifikt definieras Reynolds-numret som förhållandet mellan tröghetskrafter, vilket bidrar till turbulens,till viskösa krafter, som verkar mot turbulens, inom en vätska.Sagt på ett annat sätt, numret beskriver hur troligt flöde är att vara laminärt eller turbulent för en given uppsättning fysiska förhållanden.Laminärt, eller smidigt flöde indikerar att allt i flödet av en vätska rör sig i samma riktning och dessa inre flöden påverkar inte varandra.Turbulent flöde, å andra sidan, indikerar att störningar eller virvel skapas inom huvudflödet.

Det vanligaste exemplet på laminärt och turbulent flöde kan hittas vid en diskbänk.När vattnet först är på och inte flyter så snabbt är det klart.De flesta av de inre flödena i vattnet interagerar inte med varandra och rör sig i samma riktning;Detta är laminärt flöde och indikerar ett lågt Reynolds -nummer.När vattenmängden och hastigheten ökar blir det vitt.De inre flödena börjar kollidera med varandra i ett turbulent flöde och introducerar luft i vattenströmmen.

Ett annat exempel på konceptet är att föreställa sig ett objekt som rör sig genom en vätska.Ju snabbare objektet rör sig, desto tätare är vätskan och ju mer tid som objektet rör sig, desto mer sannolikt är vätskeflödet att vara turbulent.Ju mer viskös eller klibbig en vätska är, desto större är chansen att vätskans tjocklek verkar mot ett turbulent flöde.

Matematiskt definieras Reynolds -numret som:

re ' rho; * V * L / #181;
där re ' reynolds nummer
rho; ' fluiddensitet (vanligtvis lb/ft ³ eller 3 )
v ' hastighet (vanligtvis ft/s eller m/s)
l ' reselängd (vanligtvis ft eller m)
i ett rör eller kanal, l ' hydraulisk radie (vanligtvis ft eller m)
#181; ' vätskedynamisk viskositet (vanligtvis lb/(ft*s) eller kg/(m*s) eller pa*s)

Från ekvationen kan man se att Reynolds -antalet är i direkt proportion till längden.Det varierar också proportionellt mot längden och vätsketätheten.Siffrorna rho; , V och l bidrar alla till tröghetskrafterna, medan #181; endast bidrar till de viskösa krafterna.laminar.Turbulent flöde, å andra sidan, uppnås när RE är större än 4 000.Värden för Reynolds -antalet mellan dessa två mängder indikerar övergångsflöden, som kan uppvisa egenskaper hos båda typerna av flöde.

Reynolds -numret används i många olika tillämpningar av fluidmekanik.Det är en nödvändig del av friktionsfaktorberäkningar i vissa ekvationer i fluidmekanik, såsom Darcy - Weisbach -ekvationen.En annan vanlig användning av antalet kommer i modellering av organismer som simmar genom vatten, och denna applikation har gjorts från de största djuren mdash;som Blue Whale Mdash;till mycket små djur, inklusive mikroorganismer.Det har till och med applikationer vid modellering av luftflödet runt föremål, till exempel vingarna på ett flygplan.