雷诺数这是流体力学里面的一个参数
判别粘性流体流动状态的无因次数(即无量纲参数)群,其表达式:
Re=Lup/μ式中u为流体流动速度;L为流场的几何特征尺寸(如管道的直径);p为流体的密度;μ为流体的粘度。雷诺数是流体流动中惯性力与粘性力比值的量度:
式中t为时间;u/t是加速度;μu/L为剪切应力(见粘性流体流动)。
1883年,英国物理学家O.雷诺观察了圆管内的流动状态,首先提出:由层流向湍流的过渡取决于比值dup/μ(d为管子内径)。这个比值即雷诺数 Re。流态转变时的Re值称为临界雷诺数。实验(见层流)表明:对于圆管内的流动,当Re〈2300时,流动总是层流;Re〉4000时,流动一般为湍流;其间为过渡区,流动可能是层流,也可能是湍流,取决于外界条件。对于平行流体流过光滑平板的情况,边界层由层流转变为湍流的临界雷诺数约在105~3×106之间。
依据雷诺数的大小可以判别流动特征,从而对运动方程作不同的近似处理,得出方程的解。此外,在涉及流体流动的热量传递和质量传递等过程中也广泛应用雷诺数。雷诺数对流体流动过程的实验研究有重要作用。若几何相似的模型实验与实际过程的雷诺数相等,则称两者为动力相似的流动。这对研究粘性流体流动的实验设计和数据处理有重大意义。
推导思路:流体力学中会涉及到一些参数,通过量钢分析,可以得到一系列无量纲参数。
如圆管内的层流,要求单位长度上的压差,涉及到的量为:管直径,流体密度,流体粘性,流速。
即可以得到函数:压差=f(直径、密度、粘性、流速)
选取管的直径、流体密度、流体粘性为基本量。
得到无量纲得函数:无量纲压差=f(密度×流速×直径/粘性)=f(雷诺数)
雷诺数就是这样被引入的。
雷诺数就是一个无量纲参数,表征惯性力和粘性力的比值。
这个是一个表征流体的粘质特性的一个参数,
雷诺数越大,该流体的粘质性就越小,
粘质性越小的流体就越容易流动,
没有粘质性的流体就是所谓的超流(雷诺数趋于无穷大)。
这个在方程里面不是可推导量,而仅是一个参数,
但它可以通过实验来测量,理论上还无法推导出来。
雷诺数理论上确定了流场惯性力与流场粘性力之比。工程上,雷诺数是一个重要的相似准则数,达到同样雷诺数的不同流场性质相似。例如水在低速的情况下雷诺数和高速流动的空气接近,那么实验室可以用水构成流场近似模拟空气绕翼型的流动。
另外,对于几何形状特定的流场内物体,雷诺数可以确定流场的流动状态。例如:沿平板流动的流场雷诺数超过50000时,流场从层流向湍流转化;沿圆管内流动的流场雷诺数超过2300时,流场开始向湍流转化。
雷诺数还可以确定自模区,当雷诺数超过自模区规定的值后,雷诺数的改变已经几乎不影响流场性质。例如,对于空气压缩机,自模区要求雷诺数超过200000,对于涡轮,要求雷诺数超过50000等等。