Числото на Рейнолдс - studopediya

Естеството на газ или течен поток - ламинарен или турбулентен - безразмерна броя определя в зависимост от скоростта на потока, вискозитета и плътността на течността и характеристика дължината на елемента на потока

За да се разбере значението на най-големите открития на живота си, първо трябва да ви разкажа малко за така наречените неизмерими количества. Да предположим, че искате да измерите геометричните размери на помещението. Да предположим, че ние приемаме лента мярка и е установено, че дължината на стаята е 5 метра. Въпреки това, ако се вземе мярка лента, е завършил в краката, оказва се, че дължината на стаята е 15 фута с малко. Това е, ние сме получили в измерването на номера ще зависи от използваните единици, а действителната дължина на помещението остава постоянна.

Има, обаче, и такива характеристики на геометрията на стая, която не зависи от блоковете. По-специално, такова количество е съотношението на дължината на помещението своята широчина - т.нар аспект съотношение. Ако стаята е с дължина 20 фута и ширина 10 фута, неговият размер е 2. Измерете дължината и ширината на помещението в метри, получаваме, че размерите на стаите са 6,096 х 3,048 м, но съотношението на екрана ще остане един и същ: 6.096 m = 3,048 м. 2. В този случай, 2 - стайна безразмерна характеристика.

Сега нека се обърнем към потока от течност. Различни течност поток в тръбата, разпространение върху повърхността, или поток прегради имат различни свойства. Плътна, вискозна течност (например мед) има, както казват физика, по-висок вискозитет от лек и мобилен течност (например, бензин). Степента на вискозитета на течността се определя от така наречения индекс на вискозитет, което обикновено се означава с гръцката буква п ( "това"). В гъста, лепкава течност коефициент вискозитет С на десетки или стотици пъти по-високи от тези на белия дроб и течност.

Рейнолдс е в състояние да открие безразмерна номер, който описва естеството на вискозна течност поток. Ученият го експериментално, прекарвайки изтощителен серия от експерименти с различни течности, но скоро е доказано, че може да се заключи от теоретично законите на механиката и класическите уравнения на хидродинамиката на Нютон. това

номер, който сега се нарича числото на Рейнолдс и е означен с Q, характеризира поток и равна на:

където р - течност плътност, V - скоростта на потока и L - характеристика дължината елемент поток (в тази формула, е важно да се помни, че Ар - е единична брой, а не продукт К х д).

Сега нека да погледнем в измерението на компонентите на номера на Рейнолдс:

- величината на коефициента вискозитет С, - нютона умножават по секунди разделени от р. метра или НЧ / m 2. Ако ние не забравяйте, че по дефиниция, п = кг-м / сек 2 получаваме кг / м-с

- размера на р плътност - кг разделени от кубически метра или кг / м 3

- размера на скорост V - м разделени в секунди или м / сек

- елемент дължината L поток - м, или съм това следва, че измерението на числата на Рейнолдс се равнява на:

(М / с) х (т) х (кг / m3). (Кг / м-с) или след опростяване

Така че, всички звена в намален размер на номера на Рейнолдс и това наистина е безразмерна величина.

Можете, разбира се, да вземе номера на Рейнолдс е чисто експериментален резултат, но също така може да се тълкува от гледна точка на законите на Нютон. Течният поток има инерция, или както понякога се нарича теоретици "инертната сила". По същество това означава, че се движи течността има тенденция да продължи движението си с една и съща скорост. В вискозни флуидни сили, които пречат на вътрешното триене между слоеве от течност, с тенденция за забавяне на потока. Номер Rey noldsa просто отразява баланса между тези две сили - инерцията и вискозитета. Високите стойности на Rey noldsa описват ситуация, при вискозни сили са относително малки и не са способни на гладки вихри турбулентен поток. Малките стойности на броя на Рейнолдс съответстват на ситуация, при която силите на вискозитета гасят турбуленция, което прави ламинарен поток.

Номерът на Рейнолдс е много полезно от гледна точка на моделиране потоци на различни течности и газове, защото поведението им не зависи от действителния вискозитет, плътност, скорост, и линейните размери на клетката на потока, но само на тяхното съотношение, изразено като брой на Рейнолдс. Това прави възможно, например, поставени в модел на аеродинамичния тунел на въздухоплавателното средство и намален дебит мотика, така че броят на Rey noldsa отговарят на действителното положение на пълномащабна въздухоплавателно средство в полет. (Днес, с развитието на мощна компютърните технологии, необходимостта от аеродинамични тунели елиминиран заради въздушния поток може да се симулира на компютъра. По-специално, първият граждански самолет, изцяло предназначена единствено за използването на компютърно моделиране, се превърна "747". В този контекст е любопитен че дизайнът на състезателни яхти и високи сгради все още се практикува своята "работа" в аеродинамичен тунел.)

OSBORN Рейнолдс (Осбърн Рейнолдс, 1842-1912) - ирландски инженер и физик. Роден в Белфаст в семейство на свещеник на Англиканската църква. След кратък практически обучение в областта на инженерните строителна компания заминава за Кеймбридж, след което, въпреки относителната му младост, веднага става професор на Министерството на Оуенс колидж строителство (днес Университет Манчестър), който служи за 37 години. Рейнолдс се занимава с научно-технически постижения в областта на хидродинамиката и хидравлика, става основател на теорията за смазване и турбуленция, коренно подобряване на дизайна на центробежни помпи. За изследването на естуарни потоци изградена мащаб модел на делтата на река Мърси.