雷诺数

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简介

惯性力之比是这种数的重要组成部分。惯性力与粘性力相关，在这方面具有相关性。计算雷诺数的公式为：雷诺数 = 惯性力/粘性力。该公式也表示为$\mathrm{R_e \:=\:\rho\: VD/ \mu}$。根据此公式，$\mathrm{R_e}$ 是雷诺数的值。流体内部密度的值由 $\mathrm{\rho}$ 表示。此方程很重要，因为它也用符号 V 表示流速。D 是管道直径的指示器。流体的粘度用符号 $\mathrm{\mu}$ 表示。

什么是雷诺数？

以奥斯本·雷诺兹命名，这些数字用于测量流体流动。飞机的运动是识别这些数字的重要组成部分。雷诺数是帮助计算流体粘度和速度以及流动的重要组成部分 (Baidya et al. 2021)。如果结果很高，则预计通过管道的流动将是湍流。如果结果较低，则预计流动将是层流。

图 1：层流

根据不同的范围，预计湍流和层流将相应地进行分类。在雷诺数中，层流低于 1100。在湍流的情况下，雷诺数在 2200 的范围内。此范围对于描绘雷诺数的性质和特征非常重要。

雷诺数的特征

雷诺数广泛用于确定流体的性质。流体的性质可能因各种成分而异。流体可以是湍流或层流。小于 2100 的数字范围等于层流，而大于 2100 的数字本质上是湍流 (Grossmann, Lohse & Sun, 2019)。细胞中心的流速也是一个重要的组成部分，有助于指示细胞数量。雷诺的组成部分和性质取决于一些重要的因素。压力是影响雷诺数整体特征的因素之一。

图 2：湍流

在理想气体的情况下，周围环境的温度和压力很重要。主流速度和特征长度是另外两个直接影响雷诺数的重要因素。近年来，雷诺数得到了广泛的应用。在模拟每种不同生物体在水中游动的显着运动时，使用雷诺数。在预测层流形成和向湍流的转变时，雷诺数被广泛使用 (Lee & Moser, 2019)。借助雷诺数可以缩放不同类型的流动情况。三种主要类型的流动与这些数字的特征相关，即层流、过渡流和湍流。雷诺数还用于维持适当的流动，这有助于防止不同生物膜的形成。

雷诺数的重要性

雷诺数在流体流动情况方面的重要性非常高。它在电子设备以及其他用途（如电路和其他机械部件）中有多种应用。雷诺数有助于预测机器设备中几种类型流体流动情况中流动的可能性 (Lee & Moser, 2019)。根据雷诺数，可以观察到两种主要类型的流动，即层流和湍流。

图 3：雷诺数公式

在雷诺数较高的过程中，湍流主导流动，并倾向于引导准确预测流体流动情况方面流动的可能模式。雷诺数也由不同类型内力的速率（就粘性力而言）决定 (Saritha, & Banerjee, 2019)。在层流的情况下，雷诺数小于 1100，而在湍流的情况下，雷诺数大于 2200。

雷诺数的应用

此数字系统的应用有助于包含风洞中应用的最佳可能性，从而有助于研究不同表面的各种空气动力学特性 (Singh & Frankel, 2020)。雷诺数应用的另一个重要应用非常有用，特别是在超音速飞行方面，飞机周围空气的密度会局部增加。

结论

就摩擦系数而言，该数字系统非常适用。根据雷诺数，层流是一种非常分类的类型，其中流体沿着直线前进，而在其他流体流动中，流体不会平滑移动，并且流动的模式也与不同的方向混合。雷诺数在使用流体机器的一些方程式（包括达西-魏斯巴赫方程式）计算摩擦系数方面发挥着重要作用。

常见问题

Q1. 雷诺数的性质是什么？

此数字系统指导电气工程师准确地确定流动是层流还是湍流。在雷诺数较低的过程中，流动往往受层流支配。

Q2. 雷诺数的公式是什么？

$\mathrm{R_e\: = \:\rho VD/ \mu}$ 是雷诺数的公式。在此公式中，$\mathrm{\rho}$ 是流体，V 是流速，D 是管道的直径，$\mathrm{\mu}$ 是流体速度。

Q3. 雷诺数的计算过程是什么？

雷诺数的计算过程包括流速与管道直径的乘积。该数字也除以运动粘度的值。

Q4. 雷诺数如何有用？

此数字的应用也可以在生物体建模运动中看到，其中包括穿过液体颗粒（如水）的游泳。有时大气空气也被认为是流体，那么雷诺数对于计算过程非常有用。