计算流体力学从RANS到DNS,雷诺数

问题是:什么是雷诺数?它意味着什么?

计算流体力学从RANS到DNS,雷诺数


【计算流体力学从RANS到DNS,雷诺数】雷若数是一个很专业的表征流体流动情况的无量纲数,意为着流体流动时会有阻力、会造成压力损失 。雷若数的物理含义是:流体惯性力与粘性力比值的量度 。雷诺数较小时,粘滞力对流场的影响大于惯性力,流场中流速的扰动会因粘滞力而衰减,流体流动稳定,为层流;反之,若雷诺数较大时,惯性力对流场的影响大于粘滞力,流体流动较不稳定,流速的微小变化容易发展、增强,形成紊乱、不规则的紊流流场 。
雷诺数(Reynolds number)以Re表示,可以通过计算获得,其计算公式为Re=ρvd/η 。其中:v——流体的流速,单位m/sρ——流体的密度,单位kg/m3η——流体的粘性系数,又分为运动粘度,单位㎡/s;和动力粘度,单位Pa.s 。计算时是用运动粘度还是用动力粘度,视用途或介质状态而定,一般在某方面进行流体计算时所引用的公式都会指定用哪一个参数 。
d——特征长度,与承载或限制流体的结构有关 。例如,如果流体流过圆形管道时,则d为管道直径;如果流体流过窄间隙不规则截面时,则d为间隙的平均宽度;如果流体流过换热管外侧(壳程)时,则d为换热管的当量直径 。等等 。利用雷诺数可区分流体的流动状态:层流或湍流,也可用雷若数来确定物体在流体中流动所受到的阻力的计算公式 。
例如,当Re比“1”小得多时,其阻力计算公式f=6πrηv(斯托克斯公式);当Re比“1”大得多时,其阻力计算公式f′=0.2πr2v2,与粘度η无关 。雷若数的用途很广,如化工流体工艺设计、长距离流体输送管道设计、换热器设计、搅拌器设计、发动机设计、汽车特别是赛车的外形设计、飞机外形设计、高铁列车外形设计、船舶吃水线以下的外形设计,等等都要用到雷若数 。

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