عدد رینولدز

Reynolds number

رینولدز به منظور تشخیص سرعت های ارام و نا ارام تخقیقاتی نموده و عددی را ارائه نموده که از طریق فرمول زیر با در نظر گرفتن فاکتور های مختلف بدست می اید.

تعریف عدد رینولدز

عدد رینولدز نشان دهنده نسبت نیروهای اینرسی به نیروهای ویسکوز است که به دلیل حرکت سیال به وجود می‌آیند. از آنجایی که توربولانس و یا لایه‌ای بودن جریان وابسته به این نیرو‌ها است، از این رو با استفاده از عدد رینولدز می‌توان رژیم (لایه‌ای یا توربولانس بودن) یک جریان را تعیین کرد. اگر در یک سیال در حال حرکت، نیروهای اینرسی غالب باشند، به احتمال زیاد جریان مد نظر توربولانسی است. عکس این مورد، اگر نیروهای لزجت در یک سیال غالب باشند، سیال به صورت لایه‌ای حرکت می‌کند. با توجه به مفاهیم عنوان شده در بالا عدد رینولدز (Re) را می‌توان به صورت زیر تعریف کرد.

تعریف ریاضی عدد رینولدز، $Re$ ، به صورت زیر است:

عدد رینولدز

که در این عبارت:

$\rho$ چگالی شاره،
$v$ =سرعت متوسط جریان شاره،
$L$ =یک طول مشخصه در مسئله؛ و
$\mu$ =ضریب گرانروی یا ویسکوزیته ی مایع می باشد.

انواع جریان

به طور کلی جریان سیالات از نظر سرعت به سه دسته تقسیم می شوند:

۱. جریان آرام (laminar flow): این جریان دارای سرعتی کم و خرکتی ارام و یکنواخت میباشد. در این حالت عدد رینولدز کمتر از 2300 می باشد.

۲. جریان گذر (transition flow): حد فاصل بین سرعت ارام و نا ارام را جریان گذر می گویند. در این حالت عدد رینولدز بین 2300 تا 4000 می باشد.

۳. جریان ناآرام (turbulant flow): این جریان دارای سرعت زیاد و حرکت شبیه کرداب بوده و مطلاتم می باشد .در صورتی که عدد رینولدز بزرگتر از 4000 باشد جریان نا ارام است.

تاریخچه

نظریه استفاده از عدد بی‌بعد به‌منظور رصد کردن الگوی جریان، برای اولین بار توسط «جرج استوکس» (Sir George Stokes)، دانشمند ایرلندی ارائه شد. او در آزمایشی که می‌خواست نیروی درگ را حول یک کره اندازه‌گیری کند، به این نتیجه رسید که با استفاده از عددی بی‌بعد می‌توان الگوی جریان عبوری روی آن را تعیین کرد. او با استفاده از مطالعاتی که توسط «ناویر» (Navier) انجام شده بود و با اضافه کردن عبارت‌های مرتبط با نیروی ویسکوز، توانست به معادلاتی برسد که انقلابی در فیزیک کلاسیک محسوب می‌شود.

در سال ۱۸۸۳، رینولدز،‌ دانشمند ایرلندی عددی بی‌بعد را معرفی کرد که می‌توانست الگوی جریان را معلوم کند. او متوجه شد که این عدد به خواص استاتیکی و دینامیکی سیال، هم‌چون سرعت، چگالی، ویسکوزیته دینامیکی و … وابسته است. بنابراین آزمایشاتی را به‌منظور فهمیدن دقیق این رابطه انجام داد. برای این منظور سیستمی را مطابق با شکل زیر طراحی کرد. این سیستم به این صورت بود که لوله‌ای نازک که حاوی سیالی رنگی بود در یک لوله اصلی محتوی آب، قرار داده شد. سپس سیال رنگی درون آب به جریان در می‌آمد. بنابراین امکان دیدن حرکت سیال فرآهم می‌شد.

تجهیزصنعت تامین و تجهیز صنایع

عدد رینولدز