Numărul Reynolds - studopediya

Natura gazului sau a fluxului de lichid - laminar sau turbulent - numărul adimensional determinat în funcție de debit, vâscozitatea și densitatea lichidului și lungimea caracteristică a elementului de curgere

Pentru a înțelege importanța descoperirile majore ale vieții sale, trebuie mai întâi să vă spun un pic despre așa-numitele cantități adimensionale. Să presupunem că vrem să măsoare dimensiunile geometrice ale camerei. Să presupunem că luăm o măsură de bandă și a constatat că lungimea cameră este de 5 metri. Cu toate acestea, dacă luăm o măsură de bandă, este gradat în picioare, se dovedește că lungimea camerei este de 15 de picioare, cu un pic. Asta este, am obținut în măsurarea numerelor va depinde de unitățile utilizate, în timp ce lungimea reală a camerei rămâne constantă.

Există, totuși, și astfel de caracteristici ale geometriei camerei, care nu depinde de unități. În special, o astfel de cantitate este raportul dintre lungimea camerei cu lățimea sa - așa-numitul raport de aspect. În cazul în care camera are o lungime de 20 de picioare și o lățime de 10 de picioare, raportul de aspect este 2. Se măsoară lungimea și lățimea camerei în metri, obținem că dimensiunile camerelor sunt 6,096 mx 3.048 m, dar raportul de aspect va rămâne același: 6.096 m = 3.048 m. 2. în acest caz, 2 - cameră caracteristică adimensională.

Acum, să ne întoarcem la fluxul de lichid. debit Diverse fluid într-o conductă, răspândire pe întreaga suprafață sau debit obstacole au proprietăți diferite. Gros lichid vâscos (de exemplu, miere) are, după cum spun fizicienii, o vâscozitate mai mare decât lichide ușoare și mobile (de exemplu, benzina). Gradul de vâscozitate a fluidului este determinată de indicele așa-numita viscozitate, care este de obicei notată cu litera grecească n ( „aceasta“). In gros, lipicios fluid coeficient de vâscozitate c în zeci sau sute de ori mai mari decât cele ale plămânului și fluid.

Reynolds a fost capabil să detecteze un număr adimensional care descrie natura fluxului de fluid vâscos. Omul de știință luat experimental, a petrecut serii istovitoare de experimente cu diferite lichide, dar curând a fost demonstrat că poate fi dedus teoretic din legile mecanicii și ecuațiile clasice ale lui Newton hidrodinamică. acest

număr, care este acum numit numărul Reynolds și este notat cu q, caracterizează debitul și egal cu:

unde p - densitatea lichidului, V - debitul și L - caracteristică lungimea elementului de curgere (în această formulă, este important să ne amintim că Ap - este un număr unic, mai degrabă decât produsul K x e).

Acum, să ne uităm la dimensiunea componentelor numărul Reynolds:

- dimensiunea coeficientului de viscozitate c - Newtoni înmulțită cu secunde împărțit la q. metri sau ns / m 2. Dacă ne amintim că, prin definiție, n = kg-m / s 2 obținem kg / m-c

- dimensiunea densității p - kilograme impartit metri cubi sau kg / m3

- dimensiunea vitezei V - metri divizat în secunde sau m / s

- lungimea dimensiunii elementului de curgere L - metri, sau m Rezultă că dimensiunea numerelor Reynolds egal:

(M / s) x (m) x (kg / m3). (Kg / m-c) sau după simplificare

Deci, toate unitățile din dimensiunea redusă a numărului Reynolds, și într-adevăr este o cantitate adimensionala.

Puteți, desigur, să ia numărul Reynolds este un rezultat pur experimental, dar poate fi, de asemenea, interpretată din perspectiva legilor lui Newton. Fluxul de lichid are un impuls sau ca uneori numit teoreticienii „forța de inerție“. În esență, acest lucru înseamnă că lichidul în mișcare tinde să-și continue mișcare cu aceeași viteză. În forțele fluide vâscoase care împiedică frecarea internă între straturi de lichid, care tinde să încetinească fluxul. Numărul Rey noldsa reflectă doar echilibrul dintre aceste două forțe - inerția și vâscozitatea. Valorile ridicate ale Rey noldsa descrie o situație în care forțele vâscoase sunt relativ mici și nu sunt capabile să vârtejuri netede de curgere turbulentă. Valorile mici ale numărului Reynolds corespunde unei situații în care forțele de vâscozitate sting turbulență, ceea ce face curgerea laminară.

Numărul Reynolds este foarte util din punct de vedere al fluxurilor de modelare a diferitelor lichide și gaze, deoarece comportamentul lor nu depinde de viscozitatea reală, densitatea, viteza, iar dimensiunile liniare ale celulei de curgere, ci numai pe raportul lor, exprimată prin numărul Reynolds. Acest lucru face posibil, de exemplu, plasat într-un model de tunel aerodinamic al aeronavei și un debit murături redus, astfel încât numărul de Rey noldsa corespund situației reale a aeronavelor la scară în zbor. (Astăzi, odată cu dezvoltarea tehnologiei puternice de calculator, nevoia de tuneluri de vânt eliminate, deoarece fluxul de aer poate fi simulat pe computer. În special, primul avion de linie civile, complet proiectat exclusiv pentru utilizarea modelării computerizate, a devenit „747“. În acest context, este curios că proiectarea de iahturi de curse și clădiri înalte este încă practicat lor „de funcționare“, în tunelul de vânt.)

OSBORN Reynolds (Osborne Reynolds, 1842-1912) - inginer fizician irlandez și. Născut în Belfast, într-o familie de preot al Bisericii Anglicane. După o scurtă hands-on de învățare în compania de construcții de inginerie a mers la Cambridge, după care, în ciuda tinereții sale relative, imediat a devenit profesor al Departamentului de Owens Colegiul de Inginerie Civilă (Universitatea de azi din Manchester), care a servit timp de 37 de ani. Reynolds a fost implicat în evoluțiile științifice și tehnice în domeniul hidrodinamicii și sistemele hidraulice, a devenit fondatorul teoriei lubrifierii și turbulență, pentru a îmbunătăți în mod fundamental proiectarea pompelor centrifuge. Pentru studiul fluxurilor de estuar a construit un model la scară de delta râului Mersey.