Wie lautet die Reynolds -Nummer?

Die Reynolds -Nummer (RE) ist eine dimensionslose Zahl im Zusammenhang mit der Flüssigkeitsmechanik. Es gehört zu den wichtigsten Attributen, die zur Zusammenfassung der auf eine Flüssigkeit wirkenden Kräfte verwendet werden. Auf der Grundlage ihres Werts wird die Turbulenzen oder das Fehlen einer Turbulenz einer Flüssigkeit bestimmt. Die Bezeichnung ist nach Osborne Reynolds benannt, der im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert viele wegweisende Studien zur Flüssigkeitsmechanik durchführte. Die Variationen der Menge werden auf der x-Achse des Moody-Diagramms, einer der nützlichsten Graphformen in der Fluidmechanik, dargelegt. Anders ausgedrückt, die Zahl beschreibt, wie wahrscheinlich der Fluss laminar oder turbulent für einen bestimmten Satz physikalischer Bedingungen ist. Laminar oder glatt fließen weist darauf hin, dass sich alles in der Flüssigkeitsfluss in die gleiche Richtung bewegt und diese inneren Strömungen sich nicht gegenseitig beeinflussen.Der turbulente Fluss hingegen zeigt an, dass Störungen oder Wirbel im Hauptfluss erzeugt werden.

Das häufigste Beispiel für einen laminaren und turbulenten Fluss findet sich an einer Spüle. Wenn das Wasser zum ersten Mal eingeschaltet wird und nicht sehr schnell fließt, ist es klar. Die meisten inneren Wasserströme interagieren nicht miteinander und bewegen sich in die gleiche Richtung. Dies ist laminarer Fluss und zeigt eine niedrige Reynolds -Zahl an. Mit zunehmender Menge und Geschwindigkeit des Wassers wird es weiß. Die inneren Strömungen kollidieren in einem turbulenten Strömung miteinander und führen Luft in den Wasserstrom ein.

Ein weiteres Beispiel für das Konzept ist es, sich ein Objekt vorzustellen, das sich durch eine Flüssigkeit bewegt. Je schneller sich das Objekt bewegt, desto dünner die Flüssigkeit und je mehr Zeit das Objekt bewegt, desto wahrscheinlicher ist der Flüssigkeitsfluss turbulent. Je viskoser oder klebriger eine Flüssigkeit ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Flüssigkeit dick istNess wird gegen einen turbulenten Fluss handeln.

Mathematisch ist die Reynolds -Nummer definiert als:

re = ρ * v * l / µ
Wobei re = reynolds nummer
ρ = Fluiddichte (normalerweise lb/ft ³ oder 3 )
v = Geschwindigkeit (normalerweise ft/s oder m/s)
l < /em> = Reisenlänge (normalerweise ft oder m)
In einem Rohr oder einem Kanal l = hydraulischer Radius (normalerweise ft oder m)
µ = flüssige dynamische Viskosität (normalerweise lb/(ft*s) oder kg/(m*s) oder pa*s)

Aus der Gleichung ist ersichtlich, dass die Reynolds -Zahl in direktem Verhältnis zur Länge ist. Es variiert auch proportional zur Länge und der Flüssigkeitsdichte. Die Zahlen ρ , v und l tragen alle zu den Trägheitskräften bei, während µ nur zu den viskosen Kräften beiträgt.

für RE von 2.300 oder weniger wird der Flüssigkeitsfluss als laminar angesehen. Turbulenter Fluss hingegen wird erreichtN re ist größer als 4.000. Die Werte für die Reynolds -Zahl zwischen diesen beiden Größen zeigen Übergangsströme an, die Eigenschaften beider Flussarten aufweisen können.

Die Reynolds -Nummer wird in vielen verschiedenen Anwendungen der Flüssigkeitsmechanik verwendet. Es ist ein notwendiger Bestandteil der Reibungsfaktorberechnungen in einigen Gleichungen in der Fluidmechanik, wie der Darcy -Weisbach -Gleichung. Eine weitere häufige Verwendung der Anzahl kommt bei der Modellierung von Organismen, die durch Wasser schwimmen, und diese Anwendung wurde von den größten Tieren - wie dem Blauwal - auf sehr kleine Tiere, einschließlich Mikroorganismen, durchgeführt. Es verfügt sogar über Anwendungen bei der Modellierung des Luftstroms um Objekte wie den Flügeln eines Flugzeugs.