的雷诺数（R ê）是建立的惯性力和运动的流体的粘滞力之间的关系的无量纲数值量。惯性力是由牛顿第二定律确定的，它是流体最大加速度的原因。粘性力是与流体运动相反的力。
雷诺数适用于任何类型的流体流动，例如在圆形或非圆形管道中，在开放通道中的流动以及围绕淹没物体的流动。
雷诺数的值取决于密度，粘度，流体的速度和电流路径的尺寸。由于摩擦而使流体的行为与所消耗的能量有关，取决于流体是层流的，湍流的还是中间的。因此，有必要找到一种确定流量类型的方法。
确定这一点的一种方法是通过实验方法，但它们要求测量的精度很高。确定流类型的另一种方法是通过获得雷诺数。
奥斯本·雷诺兹（Osborne Reynolds）观察到的水流
1883年，奥斯本·雷诺兹（Osborne Reynolds）发现，如果知道这个无量纲数的值，就可以预测出表征任何流体导通情况的流动类型。
雷诺数是什么？
雷诺数用于确定流体的行为，即确定流体的流动是层流还是湍流。当与流体运动相反的粘性力占主导地位时，流体是层流的，并且流体以足够小的速度沿直线路径运动。
流经圆形导管的流体的速度，用于层流（A）和湍流（B和C）。
具有层流的流体的行为就像是无限层，有序地在彼此之间滑动而没有混合。在圆形管道中，层流具有抛物线速度分布，在管道中心具有最大值，在管道表面附近的层中具有最小值。层流中的雷诺数值为R e <2000。
当惯性力占主导地位时，流体是湍流的，并且流体随着速度和不规则轨迹的波动而运动。湍流非常不稳定，并且在流体颗粒之间表现出动量转移。
当流体在圆形管道中以湍流循环时，流体层相互交叉形成涡流，它们的运动趋于混乱。圆形管道中湍流的雷诺数值为R e > 4000。
对于2000到4000之间的雷诺数值，会发生层流和湍流之间的过渡。
如何计算？
用于计算圆形横截面管道中的雷诺数的公式为：
在具有非圆形横截面的管道和通道中，特征尺寸称为水力直径D H，代表流体路径的一般尺寸。
用于计算具有非圆形横截面的导管中的雷诺数的通用公式为：
水力直径D H建立了电流横截面的面积A与湿润的周长P M之间的关系。
润湿的周长PM是与流体接触的导管或通道的壁的长度的总和。
您还可以计算围绕对象的流体的雷诺数。例如，球体浸没在以速度V运动的流体中。球体受到斯托克斯方程定义的阻力F R。
当层流时，R e <1，而当湍流时，R e > 1。
解决的练习
以下是三个雷诺数应用练习：圆形导管，矩形导管和球体浸入流体中。
圆管中的雷诺数
在直径为0.5 cm的圆形管道中，在20°C下计算丙二醇的雷诺数。流速的大小为0.15m 3 / s。流的类型是什么？
流体的粘度为η= 0.042 Pa s = 0.042 kg / ms
流速为V = 0.15m 3 / s
雷诺数方程式在圆形管道中使用。
流动是层流的，因为相对于关系R e <2000 ，雷诺数值低
矩形风管中的雷诺数
确定在矩形管中以25 ml / min的速度流动的乙醇的流动类型。矩形部分的尺寸为0.5厘米和0.8厘米。
密度ρ= 789 kg / m 3
动态粘度η= 1,074 mPa s = 1,074.10 -3 kg / ms
首先确定平均流速。
横截面为矩形，其边分别为0.005m和0.008m。截面积为A = 0.005m x0.008m = 4.10 -5 m 2
液压直径为D H = 4A / P M
雷诺数可从公式R e = ρV´ D H /η获得
沉浸在流体中的球体的雷诺数
半径为R = 2000nm的球形乳胶聚苯乙烯颗粒以初始速度V 0 = 10 m / s 垂直进入水中。确定浸没在水中的粒子的雷诺数
颗粒密度ρ= 1.04 g / cm 3 = 1040 kg / m 3
水密度ρag = 1000 kg / m 3
粘度η= 0.001 kg /（m s）
雷诺数由公式R e =ρVR /η获得
雷诺数为20。流动湍流。
应用领域
雷诺数在流体力学和热传递中起着重要作用，因为它是表征流体的主要参数之一。下面将介绍其一些应用。
1-它用于模拟在液体表面上移动的生物体的运动，例如：悬浮在水中的细菌游动于液体中并产生随机搅动。
2-它在管道流动和液体循环通道，密闭流动，特别是在多孔介质中具有实际应用。
3-将固体颗粒的悬浮液浸入液体和乳液中。
4-雷诺数用于风洞测试中，以研究各种表面的空气动力学特性，尤其是在飞机飞行的情况下。
5-用于模拟昆虫在空中的运动。
6-化学反应器的设计需要使用雷诺数来选择流动模型，同时考虑水头损失，能耗和传热面积。
7-在预测电子元件的热传递时（1）。
8-在浇灌花园和果园的过程中，必须知道从管道流出的水流。为了获得该信息，确定水头损失，这与水和管壁之间存在的摩擦有关。一旦获得雷诺数，便计算出人头损失。
风洞
生物学应用
在生物学中，研究活生物体在水中或在性质类似于水的流体中的运动需要获得雷诺数，该数将取决于生物体的大小和它们的运动速度。置换。
细菌和单细胞生物的雷诺数非常低（R e << 1），因此，该流具有层流速度分布，且主要具有粘性力。
大小接近蚂蚁（不超过1厘米）的生物的雷诺数约为1，这对应于过渡状态，在过渡状态下，作用于有机体上的惯性力与流体的粘性力一样重要。
在诸如人之类的较大生物中，雷诺数非常大（R e >> 1）。
参考文献
- 低雷诺数湍流模型在电子元件传热预测中的应用。Rodgers，P和Eveloy，V.NV：sn，2004，IEEE，第1卷，pp。495-503。
- Mott，RL。应用流体力学。加州伯克利：Pearson Prentice Hall，2006年，第一卷。
- Collieu，AM和Powney，DJ。材料的机械和热性能。纽约：Crane Russak，1973年。
- Kay，JM和Nedderman，RM。《流体力学与传热学导论》。纽约：剑桥大学出版社，1974年。
- Happel，J和Brenner，H。流体力学和传输过程。马萨诸塞州欣厄姆市：MartinusS Nijhoff出版社，1983年。