Kritische Reynolds-Zahl
Die Reynoldszahl ist das Verhältnis von Trägheitskräften zu viskosen Kräften und ein geeigneter Parameter zur Vorhersage, ob ein Strömungszustand laminar oder turbulent sein wird .
Die kritische Reynoldszahl hängt mit dem laminar-turbulenten Übergang zusammen, bei dem eine laminare Strömung turbulent wird. Dies ist ein außerordentlich komplizierter Prozess, der derzeit nicht vollständig verstanden wird.
Kritische Reynolds-Zahl für den Durchfluss in einem Rohr
Für die Strömung in einem Rohr mit Durchmesser D zeigen experimentelle Beobachtungen, dass die kritische Reynolds-Zahl für eine „voll entwickelte“ Strömung bei Re d, crit = 2300 liegt.
- Laminare Strömung. Aus praktischen Gründen ist die Strömung laminar , wenn die Reynolds-Zahl kleiner als 2000 ist. Die akzeptierte Reynolds-Übergangszahl für die Strömung in einem kreisförmigen Rohr ist Re d, crit = 2300.
- Übergangsfluss. Bei Reynolds-Zahlen zwischen 2000 und 4000 ist die Strömung infolge des Einsetzen von Turbulenzen instabil. Diese Flüsse werden manchmal als Übergangsflüsse bezeichnet.
- Turbulente Strömung. Wenn die Reynoldszahl größer als 3500 ist , ist die Strömung turbulent.
Beachten Sie, dass die kritische Reynolds-Zahl für jede Geometrie unterschiedlich ist.
Die kritische Reynoldszahl in der Grenzschicht fließt über eine flache Platte.
Bei der Bestimmung , ob die Grenzschicht laminar oder turbulent ist, ist es häufig sinnvoll, dass der Übergang zu der Annahme an einer Stelle beginnt x krit , wie in Abbildung dargestellt. Dieser Ort wird durch die kritische Reynolds-Zahl Re x, krit bestimmt . Zum Überströmen einer flachen Platte
Der Übergang von der laminaren zur turbulenten Grenzschicht erfolgt, wenn die Reynolds-Zahl bei x Re x, krit ~ 500.000 , überschreitet . Der Übergang kann früher erfolgen, ist jedoch insbesondere von der Oberflächenrauheit abhängig . Die turbulente Grenzschicht verdickt sich infolge erhöhter Scherspannung an der Körperoberfläche schneller als die laminare Grenzschicht.
Beispiel: Kritische Reynoldszahl
Eine lange dünne flache Platte wird parallel zu einem Wasserstrom von 1 m / s bei 20 ° C platziert . Es sei angenommen, dass die kinematische Viskosität von Wasser bei 20 ° C 1 × 10 –6 m 2 / s entspricht .
In welchem Abstand x von der Vorderkante befindet sich der Übergang von der laminaren zur turbulenten Grenzschicht (dh Re x ~ 500.000 finden).
Lösung:
Um den Übergang von der laminaren zur turbulenten Grenzschicht zu lokalisieren, müssen wir x finden, bei dem Re x ~ 500.000 ist .
x = 500 000 x 1 × 10 –6 [m 2 / s] / 1 [m / s] = 0,5 m
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: [email protected] oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.
