Kas ir Reinoldsa skaitlis?

Precīzāk, Reinoldsa skaitlis ir definēts kā inerciālo spēku attiecība, kas veicina turbulenci, pret viskozajiem spēkiem, kas darbojas pret turbulenci šķidrumā. Citiem vārdiem sakot, skaitlis apraksta, cik liela ir iespēja, ka plūsma būs lamināra vai turbulenta noteiktā fizisko apstākļu kopumā. Lamināra jeb gluda plūsma norāda, ka viss šķidruma plūsmā virzās vienā virzienā un šīs iekšējās plūsmas viena otru neietekmē. Turbulentā plūsma, no otras puses, norāda, ka galvenajā plūsmā tiek radīti traucējumi vai virpuļi.

Visizplatītākais laminārās un turbulentās plūsmas piemērs ir atrodams pie izlietnes. Kad ūdens pirmo reizi tiek ieslēgts un neplūst ļoti ātri, tas ir skaidrs. Lielākā daļa ūdens iekšējo plūsmu nesadarbojas viena ar otru un virzās vienā virzienā; tā ir lamināra plūsma un norāda uz zemu Reinoldsa skaitli. Palielinoties ūdens daudzumam un ātrumam, tas kļūst balts. Iekšējās plūsmas sāk sadurties viena ar otru turbulentā plūsmā, ielaižot gaisu ūdens plūsmā.

Vēl viens jēdziena piemērs ir iedomāties objektu, kas pārvietojas caur šķidrumu. Jo ātrāk objekts kustas, jo blīvāks ir šķidrums, un jo vairāk laika objekts kustas, jo lielāka iespēja, ka šķidruma plūsma būs turbulenta. Jo viskozāks vai lipīgāks ir šķidrums, jo lielāka iespēja, ka šķidruma biezums iedarbosies pret turbulentu plūsmu.

Matemātiski Reinoldsa skaitlis ir definēts šādi:

Re = ρ * V * L / µ

Kur Re = Reinoldsa skaitlisρ = šķidruma blīvums (parasti lb/ft3 vai 3) V = ātrums (parasti pēdas/s vai m/s) L = gājiena garums (parasti pēdas vai m)

Caurulē vai kanālā L = hidrauliskais rādiuss (parasti pēdas vai m)µ = šķidruma dinamiskā viskozitāte (parasti lb/(ft*s) vai kg/(m*s) vai Pa*s)

No vienādojuma var redzēt, ka Reinoldsa skaitlis ir tieši proporcionāls garumam. Tas mainās arī proporcionāli garumam un šķidruma blīvumam. Visi skaitļi ρ, V un L veicina inerces spēkus, savukārt µ veicina tikai viskozos spēkus.

Ja Re ir 2,300 vai mazāk, šķidruma plūsma tiek uzskatīta par lamināru. Turbulentā plūsma, no otras puses, tiek sasniegta, ja Re ir lielāks par 4,000. Reinoldsa skaitļa vērtības starp šiem diviem lielumiem norāda uz pārejas plūsmām, kurām var būt abu veidu plūsmas īpašības.

Reinoldsa skaitlis tiek izmantots daudzos dažādos šķidrumu mehānikas lietojumos. Tā ir nepieciešama daļa no berzes koeficienta aprēķiniem dažos šķidruma mehānikas vienādojumos, piemēram, Darcy-Weisbach vienādojumā. Vēl viens izplatīts skaitļa lietojums ir organismu, kas peld pa ūdeni, modelēšanā, un šis pielietojums ir veikts no lielākajiem dzīvniekiem, piemēram, zilajiem vaļiem, līdz ļoti maziem dzīvniekiem, tostarp mikroorganismiem. Tam ir pat lietojumprogrammas gaisa plūsmas modelēšanai ap objektiem, piemēram, gaisa kuģa spārniem.