8,雷诺数具有什么物理意义

8,雷诺数具有什么物理意义,第1张

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。

扩展资料:

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

雷诺数是惯性力和粘性力的比,雷诺数越大,流体流动中惯性力的作用所占的比重越大,粘性效应占的比重越小,反应在建模型时,如果雷诺数很大,粘性效应可以忽略,那么就用理想流体Euler方程去模拟,如果雷诺数不那么大,粘性效应需要被考虑进去,那就是Navier-Stokes方程,说白了就是粘性效应在你考虑问题时的比重如何的事情事实上湍流并不是高雷诺数激发的,而是扰动激发的。层流是流动的稳定状态,出现的扰动如果能够被抑制,流动就一直是稳定的层流;如果扰动无法被抑制,就会导致流动失稳,层流就转捩为湍流。(这里“稳定”、“扰动”的意思,和把一个圆球放在平面上、放在尖峰、放在谷底那个例子里的稳定性是一样的,扰动无处不在。)转捩和雷诺数有什么关系?理论上,求解Orr-Sommerferd方程会给出某种扰动下雷诺数多大会发生转捩。题主若有兴趣,可以看看这方面内容(讲湍流的书上都会有)。从物理上“感受”的话,雷诺数比较小的时候,就是粘性比较大,外来的扰动容易被粘性“吃掉”、消耗为热能;当雷诺数比较大时,粘性抑制不住扰动,于是就失稳了。就像对着缓慢流动的黏糊糊的油吹一口气,油也就晃动一下;但对着袅袅炊烟吹一口气,炊烟就会变得一团混乱。如果题主有兴趣,还可以继续想想,如果对着以极高速度流动的空气(就是雷诺数非常大)吹一口气,空气会混乱吗?为什么?需要讨论雷诺数的例子还有很多。比如题主说了雷诺数代表流体惯性力和粘性力的比值,那么不同雷诺数的来流经过两个相同的平板,出口附面层厚度一样吗?壁面的粘性阻力一样吗?哪个更大?题主先不要做计算分析一下,然后再看看公式里雷诺数是怎样出现的。

中文名称:雷诺数

英文名称:Reynolds number

定义1:在流体运动中惯性力对黏滞力比值的无量纲数Re=UL/ν .其中U为速度特征尺度,L为长度特征尺度,ν为运动学黏性系数.所属学科:大气科学(一级学科);动力气象学(二级学科)

定义2:表征流体运动中黏性作用和惯性作用相对大小的无因次数.所属学科:电力(一级学科);通论(二级学科)

定义3:衡量作用于流体上的惯性力与黏性力相对大小的一个无量纲相似参数,用Re表示,即Re=ρvl/η,式中ρ——流体密度;v——流场中的特征速度;l——特征长度;η——流体的黏性系数.所属学科:航空科技(一级学科);飞行原理(二级学科)

定义4:表征流体运动中黏性作用和惯性作用相对大小的无因次数.所属学科:水利科技(一级学科);水力学、河流动力学、海岸动力学(二级学科);水力学(水利)(三级学科)

我不知道你需要的是那种,你看一下那种是你需要的类型.


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