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雷诺数的定义、用处及临界雷诺数等介绍

嘉峪检测网        2020-12-27 10:17

雷诺数Reynolds Number是无量纲数,用于表示流体微团的惯性力与粘性力之比。

 

一、定义

雷诺数是保证流体物性参数(密度和粘度)、流动参数(流动特征速度)和流动尺度(流动特征长度) 之间关系的无因次数。雷诺数的表达式为:

雷诺数的定义、用处及临界雷诺数等介绍

其中,d 为特征长度,u 为特征流动速度,ρ 为流体密度,μ 为流体动力粘度。

 

二、用处

 

流体力学无量纲分析dimensional analysis,基于动力相似保证模型实验和原型现象物理本质相同;

 

描述流动状态,区分流体的流动是层流还是湍流;

 

计算流体流动过程中受到的阻力,用于计算阻力系数。

 

三、特征长度的确定

 

圆管内的流动——选择圆管截面的直径;

 

球体颗粒在流体中的运动——选择颗粒的直径;

 

方形或其它非规则截面直管内的流动——直管截面的水力直径。

 

四、临界雷诺数

在圆管流动中,区分层流和湍流两种流态的临界雷诺数Red=2000或2300;而在平板边界层内,区分层流边界层和湍流边界层的临界雷诺数Red=3.2×105。所以,Red=2000或2300并不是区分层流和湍流两种流态的唯一数值,该数值仅用于判断圆管流动的流动状态。

 

五、雷诺数从哪里来

 

N-S方程的表达式为:

雷诺数的定义、用处及临界雷诺数等介绍

对上式作无量纲化处理(无量纲化处理后,式中所有物理量均转化为无量纲数),可得(具体过程不推导):

 

雷诺数的定义、用处及临界雷诺数等介绍

 

无量纲化处理后的N-S方程,从数学角度考量可知,只要保证模型实验的雷诺数与原型现象的雷诺数一致,流动过程就是一致的。

 

六、流动过程的简化

 

N-S方程表达的是惯性力、压差力、粘性力和体积力的平衡:

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当雷诺数>1时,此时为蠕动流,意味粘性力远大于惯性力,上式中的惯性力项可以忽略;

 

当雷诺数较大时,惯性力对流场的影响大于粘性力,此时可以忽略粘性力。

雷诺数的定义、用处及临界雷诺数等介绍
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来源:流体力学Learning

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