Число Рейнольдса
Число Рейнольдса — безразмерная величина, характеризующая режим течения жидкости или газа, соотношение сил инерции к силам вязкости в потоке:
$$ Re = \frac{\rho v L}{\mu} $$
где:
- ρ — плотность жидкости,
- v — характерная скорость потока,
- L — характерный линейный размер (например, диаметр трубы),
- μ — динамическая вязкость жидкости.
Физический смысл числа Рейнольдса
Число Рейнольдса отражает баланс между инерционными и вязкостными силами в потоке. При малых Re вязкость преобладает, течение ламинарное, а при больших — инерция ведёт к возникновению турбулентности.
Критерии режимов течения
- Ламинарное течение: Re < Reкр, где критическое число зависит от геометрии и условий (например, для трубы Reкр ≈ 2300).
- Переходное течение: около Reкр, течение нестабильно, возможны как ламинарные, так и турбулентные участки.
- Турбулентное течение: Re > Reкр, поток хаотичен, возникают вихри и пульсации.
Значение числа Рейнольдса в практике
- Определяет режимы движения жидкости в трубопроводах,
- Влияет на коэффициенты трения и сопротивления,
- Важен при проектировании аэродинамических и гидродинамических систем,
- Используется для масштабирования опытных данных в инженерии.
Примеры применения
- В гидравлике для расчёта потерь давления,
- В аэродинамике при анализе обтекания тел,
- В химической технологии при смешивании и реакциях в жидкостях.
Особенности расчёта
- Для газов и жидкостей плотность и вязкость могут сильно отличаться,
- При изменении температуры и давления ρ и μ меняются, соответственно меняется и Re.