雷諾數(Reynolds number)一種可用來表征流體流動情況的無量綱數。Re=ρvd/μ,其中v、ρ、μ分別為流體的流速、密度與黏性系數,d為一
特征長度。例如流體流過圓形管道,則d為管道的當量直徑。利用雷諾數可區分流體的流動是層流或湍流,也可用來確定物體在流體中流動所
受到的阻力。
1883年英國人雷諾(O.Reynolds)觀察了流體在圓管內的流動,首先指出,流體的流動形態除了與流速(ω)有關外,還與管徑(d)、流體的粘度(μ)、
流體的密度(ρ)這3個因素有關。
Re=ρvL/μ,ρ、μ為流體密度和動力粘性系數,v、L為流場的特征速度和特征長度。雷諾數物理上表示慣性力和粘性力量級的比。對外流問題,
v、L一般取遠前方來流速度和物體主要尺寸(如機翼弦長或圓球直徑);內流問題則取通道內平均流速和通道直徑。
雷諾數較小時,粘滯力對流場的影響大于慣性,流場中流速的擾動會因粘滯力而衰減,流體流動穩定,為層流;反之,若雷諾數較大時,慣性
對流場的影響大于粘滯力,流體流動較不穩定,流速的微小變化容易發展、增強,形成紊亂、不規則的紊流流場。
粘性流體的求解不僅和邊界條件有關,而且也和雷諾數有關。若雷諾數很小,則粘性力是主要因素,壓力項主要和粘性力項平衡;若雷諾數
很大,粘性力項成為次要因素,壓力項主要和慣性力項平衡。因此,在不同的雷諾數范圍內,流體流動不同,物體所受阻力也不同。當雷諾數
低時,阻力正比于速度、粘度和特征長度;而雷諾數高時,阻力大體上正比于速度平方、密度和特征長度平方。
雷諾數也是判別流動特性的依據,例如在管流中,雷諾數小于2300的流動是層流,雷諾數等于2300~4000為過渡狀態,雷諾數大于4000時的
是湍流。
典型雷諾數
普通航空飛機:5 000 000
小型無人機:400 000
海鷗:100 000
滑翔蝴蝶:7000
圓形光滑管道:2500
橡膠管道:1600~2100
精子:0.0001
大腦中的血液流 :100
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