Jaki jest numer Reynoldsa?
Liczba Reynoldsa (RE) jest liczbą bezwymiarową związaną z mechaniką płynów. Jest to jedna z najważniejszych atrybutów stosowanych do podsumowania sił działających na płyn i, w oparciu o jego wartość, określono turbulencje lub brak turbulencji płynu. Oznaczenie pochodzi od Osborne Reynolds, który przeprowadził wiele pionierskich badań w mechanice płynów na przełomie XIX i XX wieku. Zmienności ilości są określone na osi x wykresu Moody, jednego z bardziej przydatnych wykresów w mechanice płynów.
dokładniej liczba Reynoldsa jest zdefiniowana jako stosunek sił inercyjnych, które przyczyniają się do turbulencji, do siły Viscous, które działają przeciwko turbulecji, w obrębie płynu. Innymi słowy, liczba opisuje, jak prawdopodobny jest przepływ laminarny lub turbulentny dla danego zestawu warunków fizycznych. Przepływ laminarny lub gładki wskazuje, że wszystko w przepływie płynu porusza się w tym samym kierunku, a te wewnętrzne przepływy nie wpływają na siebie nawzajem.Z drugiej strony przepływ turbulentny wskazuje, że zakłócenia lub wiry są tworzone w ramach głównego przepływu.
Najczęstszy przykład przepływu laminarnego i turbulentnego można znaleźć w zlewie. Kiedy woda jest po raz pierwszy włączona i nie płynie bardzo szybko, jest jasne. Większość wewnętrznych przepływów wody nie oddziałuje ze sobą i porusza się w tym samym kierunku; Jest to przepływ laminarny i wskazuje niską liczbę Reynoldsa. Wraz ze wzrostem ilości i prędkości wody staje się biała. Wewnętrzne przepływy zaczynają zderzyć się ze sobą w turbulentnym przepływie, wprowadzając powietrze do strumienia wody.
Innym przykładem tej koncepcji jest wyobrażenie sobie obiektu poruszającego się przez płyn. Im szybciej obiekt się porusza, tym gęstsza ciecz i im więcej czasu obiekt się porusza, tym większe prawdopodobieństwo, że przepływ płynu ma być turbulentny. Im bardziej lepki lub lepki jest płyn, tym większa szansa na gruby płynNess będzie działał przeciwko burzliwemu przepływowi.
Matematycznie liczba Reynoldsa jest zdefiniowana jako:
re = ρ * v * l / µ
Gdzie liczba Re = Reynolds
ρ = gęstość płynów (zwykle lb/ft 3 lub
v = prędkość (zwykle ft/s lub m/s)
l = długość podróży (zwykle ft lub m)
W rurze lub kanale L = promień hydrauliczny (zwykle ft lub m)
µ = lepkość dynamiczna płynów (zwykle lb/(ft*s) lub kg/(m*s) lub pa*s)
Z równania można zauważyć, że liczba Reynoldsa jest bezpośrednio proporcjonalna do długości. Zmienia się również proporcjonalnie do długości i gęstości płynu. Liczby ρ , v i l przyczyniają się do sił bezwładnościowych, podczas gdy µ przyczynia się tylko do siły lepkich.
Dla RE 2300 lub mniej przepływ płynów jest uważany za laminarny. Z drugiej strony turbulentny przepływ jest osiąganyN jest większe niż 4000. Wartości liczby Reynoldsa między tymi dwiema wielkościami wskazują przepływy przejściowe, które mogą wykazywać cechy obu rodzajów przepływu.
Numer Reynoldsa jest stosowany w wielu różnych zastosowaniach mechaniki płynów. Jest to niezbędna część obliczeń współczynnika tarcia w niektórych równaniach w mechanice płynów, takich jak równanie Darcy -Waisbach. Kolejne powszechne zastosowanie liczby jest w modelowaniu organizmów pływających przez wodę, a zastosowanie to zostało wykonane od największych zwierząt - takich jak niebieski wieloryb - do bardzo małych zwierząt, w tym mikroorganizmów. Ma nawet zastosowania w modelowaniu przepływu powietrza wokół obiektów, takich jak skrzydła samolotu.