雷诺数海洋科学微信说（2）| 雷诺数

定义

在流体力学中，雷诺数是惯性力与粘滞力之比的度量，是无量纲量。

雷诺数较小时，粘性力对流场的影响大于惯性力，粘性力会减弱流场中速度的扰动，流体流动是稳定的层流；相反，如果雷诺数较大，惯性力对流场的影响比粘性力更大，流体流动不稳定，速度的微小变化容易发展和加强，产生无序、不规则的湍流流场。

对于不同的流场，雷诺数可以用多种方式表示。这些表达式通常包括流体属性(密度、粘度)加上流体速度和特征长度或特征尺寸。这个尺寸一般是根据客户的要求来确定的。例如，半径和直径在球形和圆形之间没有本质上的不同，但是习惯上只使用其中之一。直径通常用作管道内流动和流场球体的特征尺寸。对于表面流，通常使用长度。

管道内的流场

对于管道中的流动，雷诺数定义为:

如果雷诺数的体积流量固定，雷诺数与密度(ρ)和速度成正比。与管径(d)和粘度(u)成反比。

如果雷诺数的质量流量固定(即能稳定流动)，雷诺数与管径(d)和粘度(u)成反比；与速度的处方成正比；与密度(ρ)无关。

平板绕流

对于两个宽板之间的流动(板宽远大于两个板之间的距离)，特征长度是两个板之间距离的两倍。

流体中的物体

流体中物体的雷诺数通常用rep表示，雷诺数可以用来研究物体周围的流动，是否有涡流分离，也可以用来研究沉降速度。

过渡流的雷诺数

对于流过平板的边界层，实验可以证实，层流流动一定长度后变得不稳定，形成湍流。对于不同的尺度和不同的流体，都会出现这种不稳定性。

一般管道流雷诺数小于2100时为层流(也称粘性流和线性流)，大于4000时为湍流(也称紊流和湍流)，介于2100 ~ 4000时为过渡流。

层流:流体沿管道轴线平行方向流动。因为流体非常稳定，可以认为是分层的，各层互不干扰。管道内流体的速度分布呈抛物体状，而面向切面的速度分布呈抛物线状。因为流动有自己的方向和速度，所以流动摩擦损失小。