Что такое число рейнолдса?

Число Рейнольдса ( $Re$) — это безразмерная величина, которая характеризует режим течения жидкости или газа. Оно определяет соотношение между силами инерции и силами вязкого трения в потоке. Это один из самых важных критериев подобия в гидродинамике, позволяющий предсказать, будет ли поток спокойным (ламинарным) или хаотичным (турбулентным). Физический смысл Число Рейнольдса помогает понять, какой фактор доминирует в движении среды:

1. Инерционные силы: стремятся сохранить направление и скорость движения частиц, способствуя возникновению завихрений.
2. Вязкие силы (внутреннее трение): стремятся сгладить неоднородности скорости и подавить возмущения в потоке.

Формула расчета Для потока в круглой трубе число Рейнольдса вычисляется по следующей формуле: $Re=\frac{\rho \cdot v\cdot D}{\mu }=\frac{v\cdot D}{\nu }$ Где:

• $\rho$ — плотность среды ( $kg/m^3$); $v$ — характерная скорость потока ( $m/s$); $D$ — характерный линейный размер (например, диаметр трубы или длина крыла) ( $m$); $\mu$ — динамическая вязкость ( $Pa\cdot s$); $\nu$ — кинематическая вязкость, равная $\frac{\mu }{\rho }$ ( $m^2/s$).

Режимы течения В зависимости от значения $Re$ выделяют три основных состояния потока:

Примечание: Значение критического числа Рейнольдса ( $R{e}_{cr}$) зависит от геометрии системы. Для течения в трубе оно составляет около 2300, но для обтекания шара или движения в открытом русле эти значения будут иными.

Практическое значение Число Рейнольдса используется инженерами и учеными для решения следующих задач:

• Масштабирование: Испытание уменьшенных моделей самолетов или судов в аэродинамических трубах. Если число Рейнольдса модели и реального объекта совпадает, то характер обтекания будет идентичным.
• Расчет потерь давления: Определение сопротивления в трубопроводах, что критически важно для подбора насосов.
• Теплообмен: Турбулентные потоки гораздо эффективнее переносят тепло, поэтому в радиаторах и теплообменниках стремятся повысить $Re$. Метеорология и биология: Оценка движения воздушных масс или плавания микроорганизмов (для которых $Re$ крайне мало, и инерция почти не играет роли).

Могу подготовить для вас пример расчета числа Рейнольдса для конкретной прикладной задачи или объяснить связь этого показателя с коэффициентом лобового сопротивления.