Odkrywanie liczby Reynoldsa

Dedykowany tym, którzy są daleko od fizyki.Nie mogę inaczej zacząć tego tekstu, gdyż osobiście liczba Reynoldsa nie wywołuje we mnie żadnej odpowiedzi w tej części wiedzy, w której powinny być przechowywane informacje z fizyki. Spróbujmy wypełnić tę lukę.

Aby się rozgrzać, wyjaśnijmy, kim był Osborne ReynoldsTwój czas w swojej dziedzinie. Naukowiec ten był przedstawicielem angielskiego (w niektórych źródłach - irlandzkiego) środowiska naukowego z zakresu fizyki, inżynierii i hydrauliki. Urodzony w 1842 roku, po 28 latach został profesorem na Wydziale Mechaniki Konstrukcji w Cambridge. Swoje badania prowadził w odniesieniu do zachowania się cieczy w przepływie laminarnym (warstwowym) i turbulentnym (wirowym). To on wyróżnił liczbowe kryterium przejścia jednego rodzaju przepływu do drugiego. Jest to wielkość, którą znamy jako liczbę Reynoldsa.

Jakie jest znaczenie liczby?Ten parametr nie jest stały i przedstawia pewien stosunek sił bezwładności i tarcia wewnętrznego w przepływie płynu. Oznaczenie Re jest używane jako oznaczenie dla tego kryterium. Jeśli chodzi o jednostki miary, to nie istnieją, ponieważ liczba Reynoldsa dla wody, gazów i każdego innego medium jest wielkością bezwymiarową (samą liczbą).

Wytrwałość zasługuje na niewątpliwy szacunekangielski naukowiec, który musiał przeprowadzić ponad sto eksperymentów, aby ujawnić taki stosunek. Udało mu się zidentyfikować następujący wzór: przy dużych prędkościach (ponad 2 - 3 tys.) Przepływ wody będzie całkowicie burzliwy, a przy małych - całkowicie laminarny.

Wielu przypisuje wyniki takich obliczeńwskazówki, które uzyskano jedynie empirycznie, przy zmianie lub niekończącym się powtarzaniu, mogą „wypaść” z obecnych ram. Jednak wielu interpretuje je z powodzeniem z punktu widzenia praw Newtona. Mówiąc prościej, płyn w przepływie ma pewną bezwładność i ma tendencję do utrzymywania ruchu z tą samą prędkością.

Znaczenie tego kryterium według danych znie można przecenić różnych źródeł. To właśnie ta wartość i zasada jej odbioru mówią nam, że oddziaływanie środowiska (wody, gazu lub innej substancji) zależy nie tyle od prędkości, bezwładności czy tarcia, ile od ich interakcji. To właśnie ta interakcja znajduje odzwierciedlenie we współczynniku, który nazywa się „liczbą Reynoldsa”. Dla wody przepływającej przez wąskie kanały (lub rury) „granicznym” wskaźnikiem przejścia będzie wartość przekraczająca wskaźnik 12 000 - 20 000. Wraz ze wzrostem opór ośrodka wzrośnie. W przypadku wody w otwartej przestrzeni i powietrzu obraz będzie odwrotny: wzrost wartości liczby Reynoldsa zmniejszy opór.

To kryterium znalazło zastosowanie nie tylkow hydromechanice, ale także w lotnictwie i przemyśle stoczniowym. Na przykład to liczba Reynoldsa pozwala na wiarygodne testowanie nowych modeli samolotów, w pełni odtwarzając efekt rzeczywistego przepływu powietrza w pomniejszonym modelu.

P.S. Nie podam celowo samego wzoru obliczeniowego: jeśli ten temat zainteresuje czytelnika, nie będzie trudno znaleźć procedurę obliczania takiej wartości.