雷诺数(Reynolds number
),是一种用于描述流体流动特性的无量纲数值,用符号Re表示。其计算公式为:
Re = ρvd/η
,其中v代表流体的速度,ρ是流体的密度,η是黏性系数,而d则是特定的长度尺度,例如在流经圆形管道的情况下,d即为管道的直径。雷诺数的引入对于理解流体流动状态至关重要,它可以帮助我们区分层流和湍流。层流通常发生在雷诺数较小,即Re远小于1时,此时流体的流动是平滑且有序的,如小球在流体中运动时,阻力f可以通过斯托克斯公式表示为:
f = 6πrηv
。
相反,当雷诺数较大,即Re远大于1时,流体流动呈现出不规则的涡旋,形成湍流,这时小球的阻力f'则遵循不同的关系:
f' = 0.2πr²v²,并且与黏性系数η的关系减弱。因此,雷诺数不仅是识别流体流动类型的重要工具,也影响着物体在流体中的阻力计算。