雷諾數

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簡介

慣性力之比是這種數的重要組成部分。慣性力與粘性力相關，在這方面具有相關性。計算雷諾數的公式為：雷諾數 = 慣性力/粘性力。該公式也表示為$\mathrm{R_e \:=\:\rho\: VD/ \mu}$。根據此公式，$\mathrm{R_e}$ 是雷諾數的值。流體內部密度的值由 $\mathrm{\rho}$ 表示。此方程很重要，因為它也用符號 V 表示流速。D 是管道直徑的指示器。流體的粘度用符號 $\mathrm{\mu}$ 表示。

什麼是雷諾數？

以奧斯本·雷諾茲命名，這些數字用於測量流體流動。飛機的運動是識別這些數字的重要組成部分。雷諾數是幫助計算流體粘度和速度以及流動的重要組成部分 (Baidya et al. 2021)。如果結果很高，則預計透過管道的流動將是湍流。如果結果較低，則預計流動將是層流。

圖 1：層流

根據不同的範圍，預計湍流和層流將相應地進行分類。在雷諾數中，層流低於 1100。在湍流的情況下，雷諾數在 2200 的範圍內。此範圍對於描繪雷諾數的性質和特徵非常重要。

雷諾數的特徵

雷諾數廣泛用於確定流體的性質。流體的性質可能因各種成分而異。流體可以是湍流或層流。小於 2100 的數字範圍等於層流，而大於 2100 的數字本質上是湍流 (Grossmann, Lohse & Sun, 2019)。細胞中心的流速也是一個重要的組成部分，有助於指示細胞數量。雷諾的組成部分和性質取決於一些重要的因素。壓力是影響雷諾數整體特徵的因素之一。

圖 2：湍流

在理想氣體的情況下，周圍環境的溫度和壓力很重要。主流速度和特徵長度是另外兩個直接影響雷諾數的重要因素。近年來，雷諾數得到了廣泛的應用。在模擬每種不同生物體在水中游動的顯著運動時，使用雷諾數。在預測層流形成和向湍流的轉變時，雷諾數被廣泛使用 (Lee & Moser, 2019)。藉助雷諾數可以縮放不同型別的流動情況。三種主要型別的流動與這些數字的特徵相關，即層流、過渡流和湍流。雷諾數還用於維持適當的流動，這有助於防止不同生物膜的形成。

雷諾數的重要性

雷諾數在流體流動情況方面的重要性非常高。它在電子裝置以及其他用途（如電路和其他機械部件）中有多種應用。雷諾數有助於預測機器裝置中幾種型別流體流動情況中流動的可能性 (Lee & Moser, 2019)。根據雷諾數，可以觀察到兩種主要型別的流動，即層流和湍流。

圖 3：雷諾數公式

在雷諾數較高的過程中，湍流主導流動，並傾向於引導準確預測流體流動情況方面流動的可能模式。雷諾數也由不同型別內力的速率（就粘性力而言）決定 (Saritha, & Banerjee, 2019)。在層流的情況下，雷諾數小於 1100，而在湍流的情況下，雷諾數大於 2200。

雷諾數的應用

此數字系統的應用有助於包含風洞中應用的最佳可能性，從而有助於研究不同表面的各種空氣動力學特性 (Singh & Frankel, 2020)。雷諾數應用的另一個重要應用非常有用，特別是在超音速飛行方面，飛機周圍空氣的密度會區域性增加。

結論

就摩擦係數而言，該數字系統非常適用。根據雷諾數，層流是一種非常分類的型別，其中流體沿著直線前進，而在其他流體流動中，流體不會平滑移動，並且流動的模式也與不同的方向混合。雷諾數在使用流體機器的一些方程式（包括達西-魏斯巴赫方程式）計算摩擦係數方面發揮著重要作用。

常見問題

Q1. 雷諾數的性質是什麼？

此數字系統指導電氣工程師準確地確定流動是層流還是湍流。在雷諾數較低的過程中，流動往往受層流支配。

Q2. 雷諾數的公式是什麼？

$\mathrm{R_e\: = \:\rho VD/ \mu}$ 是雷諾數的公式。在此公式中，$\mathrm{\rho}$ 是流體，V 是流速，D 是管道的直徑，$\mathrm{\mu}$ 是流體速度。

Q3. 雷諾數的計算過程是什麼？

雷諾數的計算過程包括流速與管道直徑的乘積。該數字也除以運動粘度的值。

Q4. 雷諾數如何有用？

此數字的應用也可以在生物體建模運動中看到，其中包括穿過液體顆粒（如水）的游泳。有時大氣空氣也被認為是流體，那麼雷諾數對於計算過程非常有用。