雷诺数介绍
雷诺数介绍
测量管内流体流量时往往必须了解其流动状态、流速分布等。雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。
流体流动时的惯性力Fg 和粘性力(内摩擦力)Fm 之比称为雷诺数。用符号Re 表示。Re 是一个无因次量。
一般认为，Re≤2000时，流动型态为滞流；Re≥4000时，流动为湍流；Re 数在两者之间，有时为滞流，有时为湍流，和流动环境有关。
对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数仅与流速有关。本实验是改变水在管内的速度，观察在不同雷诺数下流体流型的变化。
式中的动力粘度η用运动粘度υ来代替，因η＝ρυ，则Re=duρ/μ
如下：d 管子内径m ； u 流速m ／s ；
ρ 流体密度kg ／m ３； μ 流体粘度Pa·s。
由上式可知，雷诺数Re 的大小取决于三个参数，即流体的速度、流束的定型尺寸以及工作状态下的粘度。
用圆管传输流体，计算雷诺数时，定型尺寸一般取管道直径(D)，则
用方形管传输流体，管道定型尺寸取当量直径(Dd)。当量直径等于水力半径的四倍。对于任意截面形状的管道，其水力半径等于管道戳面积与周长之比．所以长和宽分别为A 和B 的矩形管道，其当量直径对于任意截面形状管道的当量直径，都可按截面积的四倍和截面周长之比计算，因此，雷诺数的计算公式为
雷诺数小，意味着流体流动时各质点间的粘性力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有规则地流动，呈层流流动状态。雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流体呈紊流流动状态，一般管道雷诺数Re ＜2000为层流状态，Re ＞4000为紊流状态，Re ＝2000～4000为过渡状态。在不同的流动状态下，流体的运动规律．流速的分布等都是不同的，因而管道内流体的平均流速υ与最大流速υmax 的比值也是不同的。因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性。下图表示光滑管道的雷诺数ReD 与速度比V/Vmax的关系。
光滑管的管道雷诺数Rep 与速度比V/Vmax的关系
试验表明，外部条件几何相似时(几何相似的管子，流体流过几何相似的物体等) ，若它们的雷诺数相等，则流体流动状态也是几何相似的(流体动力学相似) 。这一相似规律正是流量测量节流装置标准化的基础。可见，雷诺数确切地反映了流体的流动特性是流量测量中常用的参数．
2．雷诺数
实验表明真正决定液流流动状态的是用管内的平均流速v 、液体的运动粘度ν、管径d 三个数所组成的一个称为雷诺数Re 的无量纲
数，即
上临界雷诺数和下临界雷诺数
临界雷诺数：
当液流的实际流动时的雷诺数小于临界雷诺数时，液流为层流，反之液流则为紊流。常见的液流管道的临界雷诺数可由实验求得。 雷诺数的物理意义：影响液体流动的力主要有惯性力和粘性力，雷诺数就是惯性力对粘性力的无因次比值。
对于非圆截面管道来说，Re 可用下式来计算 Re＝4vR/ν
式中 R为通流截面的水力半径。它等于液流的有效截面积A 和它的湿周χ（通流截面上与液体接触的固体壁面的周长）之比，即 R＝A /χ
水利半径对管道通流能力影响很大，水利半径大，表明液流与管壁接触少，通流能力大；水利半径小，表明液流与管壁接触多，通流能力小。