Число Рейнольдса

Как истинный ученый, Рейнольдс не остановился на констатации факта. Он предположил, что увеличении скорости потока приводит к возникновению каких-то возмущений, дестабилизирующих его структуру. При этом из двух категорий сил, действующих на жидкие частицы, вязкого трения и инерции, первые играют стабилизирующую роль, а вторые – дестабилизирующую. Таким образом, отношение этих сил может служить критерием (мерой) устойчивости потока, т.е.

Состояние (режим) потока жидкости в трубе зависит от ве­личины безразмерного числа, которое учитывает основные факторы, определяющие это движение:

среднюю скорость v,

диаметр трубы d,

плотность жидкости р,

и ее абсолютную вяз­кость µ.

Это число имеет вид:

Величина d в числе Рейнольдса может быть заменена любым линейным параметром, связанным с условиями течения или обтекания (диаметр трубы, диаметр падающего в жидкости шара, длина обтекаемой жидкостью пла­стинки и др.).

Значение числа Рейнольдса, при котором происходит пере­ход от ламинарного движения к турбулентному, называют кри­тическим числом Рейнольдса и обозначают Re_Kp.

при режим движения является турбулентным,

при – ламинарным.

Величина критического числа Рейнольдса зависит от условий входа в трубу, шероховатости ее стенок, отсутствия или наличия первоначальных возмущений в жидкости, конвекционных токов и др.

Наиболее часто в расчетах принимают для критического числа Рейнольдса значение

Проведенные исследования показывают также, что критиче­ское значение числа Рейнольдса увеличивается в сужающихся трубах и уменьшается в расширяющихся.

Это можно объяснить тем, что при ускорении движения частиц жидкости в сужаю­щихся трубах их тенденция к поперечному перемешиванию уменьшается, а при замедленном течении в расширяющихся трубах усиливается.

По критическому значению числа Рейнольдса легко можно найти также критическую скорость, т. е. скорость, ниже которой всегда будет иметь место ламинарное движение жидкости:

Ламинарный режим для воды и воздуха возможен лишь при их движении в трубах очень малого диаметра. Более вязкие жидкости, например масла, могут двигаться ламинарно даже в трубах значительного диаметра.

где:l – линейные размеры элемента жидкости

Таким образом, число Рейнольдса характеризует относительную роль сил вязкости.

Чем меньше число Рейнольдса, тем большую роль играют силы вяз­кости в движении жидкости. Чем больше число Рейнольдса, тем больше влия­ние сил инерции в потоке по сравнению с силами вязкости.