numărul Reynolds este un parametru de similitudine adimensional pentru descrierea unui flux forțat, de exemplu, dacă este un flux alminar sau turbulent. Aflați mai multe despre aceasta în acest articol.

Acest articol oferă răspunsuri la următoarele întrebări, printre altele:

• ce sunt raționalizează?
• ce este un flux laminar sau turbulent?
• care este semnificația numărului Reynolds în practică?
• din care Număr Reynolds se poate presupune un flux turbulent?
• în ce cazuri pot fi avantajoase fluxurile turbulente?,

flux Laminar și turbulent

definiția vâscozității implică faptul că mișcarea fluidului poate fi împărțită în straturi individuale care se deplasează unul împotriva celuilalt. Un astfel de flux stratificat se mai numește flux laminar. Dacă cineva își imaginează în particule fără masă gânditoare pe care le introduce într-un astfel de flux, atunci acestea s-ar deplasa pe căi drepte cu fluxul. Aceste căi imaginare de curgere sunt, de asemenea, numite raționalizări.

Raționalizările sunt căi imaginare de curgere pe care particulele fără masă s-ar mișca într-un fluid!,cu toate acestea, la viteze mari de curgere, turbulența apare în fluide, astfel încât fluxul laminar nu mai are loc. În acest caz, se vorbește despre un flux turbulent. Fluxul turbulent este cauzat de perturbări ale fluxului bine ordonat, care sunt întotdeauna prezente. Cu toate acestea, aceste tulburări pot fi compensate într-o anumită măsură printr-o coeziune internă relativ puternică a fluidului, astfel încât fluxul să rămână laminar.,

La viteze mari de curgere, cu toate acestea, forțele de inerție de particulele fluide sunt atât de mari că tulburările nu mai pot fi compensate de către forțele de coeziune. Se formează fluxuri încrucișate, care interferează cu fluxul principal și conduc astfel la formarea de vârtejuri. Viteza de curgere la care sunt generate astfel de vârtejuri sau turbulențe este determinată de vâscozitatea cinematică., La urma urmei, o vâscozitate cinematică ridicată înseamnă o coeziune internă relativ puternică a fluidului, care este capabilă să compenseze perturbațiile.

numărul Reynolds

tipul de flux (adică laminar sau turbulent) este astfel determinat de raportul dintre inerție și vâscozitatea fluidului. Acest raport este exprimat prin așa-numitul număr Reynolds \(Re\). Se determină prin viteza de curgere(medie) \(v\) și vâscozitatea cinematică \(\nu\) a fluidului. Pe de altă parte, numărul Reynolds este determinat de dimensiunea spațială a fluxului., În cazul unei țevi, acesta este diametrul țevii \(d\). În acest context se vorbește în general despre așa-numita lungime caracteristică.

De vâscozitate cinematică este legat de vâscozitate dinamică prin densitate, numărul Reynolds poate fi, de asemenea, exprimate în termeni de vâscozitate dinamică \(\eta\):

\begin{align}
&\cutie{Re:= \frac{v \cdot d}{\nu} = \frac{v \cdot d \cdot \rho}{\eta} } ~~~\text{numărul Reynolds} ~~~~~ =1 \\
\end{align}

numărul lui Reynolds este un adimensional similitudine parametru pentru descrierea proceselor de curgere forțată a fluxurilor., Numai dacă numerele Reynolds sunt identice, se obțin procese de flux similare din punct de vedere fizic, indiferent de dimensiunea sistemului.numărul Reynolds este foarte important pentru toate tipurile de fluxuri. În industria chimică, de exemplu, substanțele gazoase și lichide sunt foarte des pompate prin conducte. Cu toate acestea, înainte ca instalațiile chimice să fie construite la o scară reală, acestea sunt mai întâi testate sau cercetate la o scară mai mică (de exemplu, într-o instalație de laborator sau pilot). Pentru a obține același comportament de flux sau „similar” ca mai târziu în scara reală, numărul Reynolds trebuie să fie același pe toate scalele., Prin urmare, numărul Reynolds este determinat la scară mică și apoi aplicat la scara reală.numărul Reynolds este, de asemenea, foarte important pentru testele de model în tuneluri eoliene sau canale de apă. Și aici se aplică următoarele: numai dacă numerele Reynolds din experimentul model corespund numerelor reale Reynolds pot fi obținute rezultate valide în experimentul model care pot fi transferate în realitate., În caz de obiectele din jur care debitul apare, lungimea caracteristică \(L\) pentru calcularea numărului lui Reynolds corespunde lungimea obiectului în direcția de curgere:

\begin{align}
&\cutie{Re= \frac{v \cdot L}{\nu} = \frac{v \cdot L \cdot \rho}{\eta} } \\
\end{align}

numărul Reynolds pentru a stârnit navelor

În chimie, curge în stârnit tancuri, care sunt generate atunci când amestecarea lichidelor cu o paletă, sunt, de asemenea, de mare importanță. Tipul de debit care apare depinde de viteza cu care paleta se agită prin lichid.,

punctul de referință pentru viteză este partea cea mai exterioară a paletei. Această viteză depinde astfel de diametrul \(D\) și de frecvența \(f\) a paletei rotative (\(v\sim D \cdot f\)). Chiar dacă aceasta nu este viteza reală de curgere a fluidului, din motive practice, această viteză este încă utilizată ca viteză de curgere pentru a defini un număr Reynolds., În acest caz a stârnit vase, numărul Reynolds \(Re_{\text{R}}\) este determinată după cum urmează (frecvența este de a fi dat în unitatea de rotație pe secundă):

Critică numere Reynolds (tranziția de la laminar la turbulent flow)

trecerea de la flux laminar la turbulent de curgere a fost studiat empiric pentru diferite tipuri de fluxuri. Pentru fluxurile din conducte, o tranziție de la fluxul laminar la fluxul turbulent are loc la numerele Reynolds în jurul anului 2300. Acesta este numit și numărul critic Reynolds., Trecerea de la flux laminar la turbulent poate varia până la numerele Reynolds de 10.000.

critică A numărului lui Reynolds este numărul Reynolds la care un flux laminar este de așteptat să se schimbe într-o curgere turbulentă!când un fluid curge pe o placă plană, este de așteptat un flux turbulent dacă numerele Reynolds sunt mai mari de 100.000. În navele agitate, numărul critic Reynolds este în jur de 10.000., În acest caz, fluxurile turbulente nu trebuie să fie un dezavantaj, ci să contribuie esențial la amestecarea rapidă!cu toate acestea, în cazul vehiculelor sau avioanelor, fluxurile turbulente sunt în general dezavantajoase, deoarece în cele din urmă înseamnă că energia este disipată. De aceea, aceste obiecte ar trebui proiectate raționalizate, astfel încât să nu apară turbulențe.

numere tipice Reynolds pentru fluxurile de conducte

în inginerie, avem adesea de-a face cu fluxurile prin conducte. Gândiți-vă, de exemplu, la conductele de apă sau conductele de gaz din clădiri. În astfel de conducte, vitezele de curgere în cazul apei sunt de ordinul a 1 m/s., Diametrul interior al conductelor de apă este de aproximativ 20 mm. Cu o vâscozitate dinamică de apă de 1 mpa (millipascal secundă) și o densitate de 1000 kg/m3, una deja a obține numere Reynolds în scopul de 20.000!rezultate similare sunt obținute pentru conductele de gaze naturale cu un diametru de exemplu 50 mm și o viteză de curgere de 5 m/s. cu o densitate de 0,7 kg/m3 și o vâscozitate dinamică de 11 µPas, se obțin numere Reynolds de 15.000. Aceste exemple arată că fluxurile de conducte turbulente apar mult mai frecvent în practica tehnică decât fluxurile laminare!