Re=ρvL/μ,ρ、μ为流体密度和动力粘性系数,v、L为流场的特征速度和特征长度。雷诺数物理上表示惯性力和粘性力量级的比。对外流问题,v、L一般取远前方来流速度和物体主要尺寸;内流问题则取通道内平均流速和通道直径。两个几何相似流场的雷诺数相等,则对应微团的惯性力与粘性力之比相等。
雷诺数较小时,粘滞力对流场的影响大于惯性,流场中流速的扰动会因粘滞力而衰减,流体流动稳定,为层流;反之,若雷诺数较大时,惯性对流场的影响大于粘滞力,流体流动较不稳定,流速的微小变化容易发展、增强,形成紊乱、不规则的紊流流场。
扩展资料:
用圆管传输流体,计算雷诺数时,定型尺寸一般取管道直径(D),则用方形管传输流体,管道定型尺寸取当量直径(Dd)。当量直径等于水力半径的四倍。对于任意截面形状的管道,其水力半径等于管道过水截面面积与周长之比。
所以长和宽分别为A和B的矩形管道,其当量直径对于任意截面形状管道的当量直径,都可按截面积的四倍和截面周长之比计算,因此,雷诺数的计算公式为,雷诺数小,意味着流体流动时各质点间的粘性力占主要地位,流体各质点平行于管路内壁有规则地流动,呈层流流动状态。
雷诺数大,意味着惯性力占主要地位,流体呈紊流流动状态,一般管道雷诺数Re<2000为层流状态,Re>4000为紊流状态,Re=2000~4000为过渡状态(过渡状态是指流体的流动状态是介与层流与湍流之间的一种中间状态,而不同流体的从层流彻底转变为湍流的雷诺数并不相同)。
参考资料:百度百科-雷诺数
雷诺数物理意义:惯性力与粘性力之比。
层流:流体质点一直沿流线运动,彼此平行,不发生相互混杂的流动。
紊流:流体质点在运动过程中,互相混杂、穿插的流动。(紊流包含,主体流动+各种大小强弱不同的旋涡)
雷诺经过大量实验,并采用量纲分析和相似原理方法,找出了流体出现层流或紊流的临界流速ucr。
Re=ρvd/μ,其中v、ρ、μ分别为流体的流速、密度与黏性系数,d为一特征长度。例如流体流过圆形管道,则d为管道的当量直径。利用雷诺数可区分流体的流动是层流或湍流,也可用来确定物体在流体中流动所受到的阻力。
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雷诺数较小时,粘滞力对流场的影响大于惯性,流场中流速的扰动会因粘滞力而衰减,流体流动稳定,为层流;反之,若雷诺数较大时,惯性对流场的影响大于粘滞力,流体流动较不稳定,流速的微小变化容易发展、增强,形成紊乱、不规则的紊流流场。
根据分子运动理论,动力粘性系数μ∝ρvˉl,其中vˉ为分子平均速度,l为分子平均自由程。由于vˉ和声速c是同一量级,可得到:Re=kMa/Kn,式中Ma为马赫数;Kn为克努曾数;k为常数;它表明雷诺数、马赫数、克努曾数之间有着内在的联系。
当流动速度很小时,Ma很小,Kn也很小,由于粘性效应是主要的,这两个无量纲参数以组合形式Ma/Kn出现,即以雷诺数出现。当流动速度很高时,从量纲理论可知,雷诺数和马赫数都起着重要作用。如果空气稀薄,则克努曾数起着主要作用。
粘性流体的求解不仅和边界条件有关,而且也和雷诺数有关。若雷诺数很小,则粘性力是主要因素,压力项主要和粘性力项平衡;若雷诺数很大,粘性力项成为次要因素,压力项主要和惯性力项平衡。
因此,在不同的雷诺数范围内,流体流动不同,物体所受阻力也不同。当雷诺数低时,阻力正比于速度、粘度和特征长度;而雷诺数高时,阻力大体上正比于速度平方、密度和特征长度平方。
雷诺数也是判别流动特性的依据,例如在管流中,雷诺数小于2300的流动是层流,雷诺数等于2300~4000为过渡状态,雷诺数大于4000时的是湍流。
参考资料:百度百科——雷诺数
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