Descoperim pentru noi numărul Reynolds

Cei care sunt departe de fizică sunt consacrați. Nu pot să încep acest text altfel, deoarece numărul Reynolds nu evocă personal nici un răspuns în acea parte a cunoașterii în care ar trebui să fie stocate informații despre fizică. Să încercăm să umplem acest gol.

Pentru warm-up, să clarificăm cine a fost Osborne Reynolds în timpul său în domeniul său. Acest om de știință a reprezentat comunitatea științifică engleză (în unele surse - irlandeză) în domeniul fizicii, ingineriei și hidraulicii. Născut în 1842, după 28 de ani, a devenit profesor la Departamentul de Mecanică a Construcțiilor din Cambridge. Studiile sale au condus la comportamentul lichidelor în fluxul laminar (stratificat) și turbulent (vortex). Acesta este cel care deține selecția unui criteriu numeric pentru trecerea unui tip de flux în altul. Această cantitate este cunoscută drept numărul Reynolds.

Care este semnificația unui număr? Acest parametru nu este o constantă și reprezintă o anumită relație forțele inerțiale și frecare internă în fluxul de fluid. Ca desemnare pentru acest criteriu, Re este folosit. În ceea ce privește unitățile de măsură, nu există niciunul, deoarece numărul Reynolds pentru apă, gaze și orice alt mediu este o cantitate fără dimensiuni (un număr în sine).

Fără îndoială, respectul merită tenacitatea unui om de știință englez, care a trebuit să efectueze mai mult de o sută de experimente pentru a dezvălui un astfel de raport. El a reușit să dezvăluie următoarea regularitate: la rate ridicate (peste 2 - 3 mii), debitul de apă va fi complet turbulent, iar la mic - complet laminar.

Mulți relaționează rezultatele acestor calcule cu citirile care au fost obținute doar experimental și, cu o schimbare sau o repetare infinită, pot "să cadă" din cadrul actual. Cu toate acestea, mulți îi interpretează destul de bine din punctul de vedere al legile lui Newton. În mod simplu, fluidul din flux are o anumită inerție și este înclinat să-și mențină mișcarea cu aceeași viteză.

Semnificația acestui criteriu, conform datelor provenite din diferite surse, nu poate fi subliniată. Această magnitudine și principiul producției sale ne indică faptul că impactul mediului (apă, gaz sau altă substanță) nu depinde atât de mult de viteză, de inerție sau de frecare ca și de interacțiunea lor. Această interacțiune se reflectă în raportul numit "numărul Reynolds". Pentru apa, a cărei deplasare are loc prin canale înguste (sau conducte), indicele de tranziție "limită" va fi o valoare care depășește valoarea de 12 000 - 20 000. Pe măsură ce crește, rezistența mediului va crește. Pentru apă în spațiu deschis și în aer, imaginea va fi inversată: creșterea numărului Reynolds va ajuta la reducerea rezistenței.
Acest criteriu a fost aplicat nu numai în domeniul hidromecanicii, ci și al aeronavelor și construcțiilor navale. De exemplu, este numărul Reynolds care permite testarea fiabilă a modelelor noi de aeronave, reproducând pe deplin efectul fluxului real de aer într-un model redus.

P.S. Formula de calcul în sine nu este dată cu intenție: dacă acest subiect prezintă interes pentru cititor, nu este dificil să aflăm procedura de calculare a unei astfel de valori.