رقم رينولدز: 21 حقائق مهمة


وصف المنتج

تعريف رقم رينولدز

"رقم رينولدز هو نسبة قوى القصور الذاتي إلى القوى اللزجة."

رقم رينولدز هو رقم بدون أبعاد يستخدم لدراسة أنظمة الموائع بطرق مختلفة مثل نمط تدفق السائل ، وطبيعة التدفق ، ومختلف معلمات ميكانيكا الموائع. رقم رينولد مهم أيضًا في دراسة انتقال الحرارة. هناك الكثير من الارتباط الذي تم تطويره ، بما في ذلك عدد رينولد في ميكانيكا الموائع والترايبولوجي و نقل الحرارة. تطلب تحضير الأدوية المختلفة في الصيدلة دراسة رقم رينولد.

إنه في الواقع تمثيل ومقارنة لقوة القصور الذاتي والقوة اللزجة.

معادلة رقم رينولدز

يمثل رقم رينولد عديم الأبعاد ما إذا كان السائل المتدفق سيكون تدفقًا رقائقيًا أو تدفقًا مضطربًا ، مع الأخذ في الاعتبار بعض الخصائص مثل السرعة والطول واللزوجة ونوع التدفق. تمت مناقشة رقم رينولد على النحو التالي:

يُطلق على رقم رينولد عمومًا نسبة قوة القصور الذاتي إلى القوة اللزجة ويميز طبيعة التدفق مثل الصفحي والاضطراب وما إلى ذلك. دعونا نرى من خلال المعادلة على النحو التالي ،

[اللاتكس] Re = \ frac {قوة القصور الذاتي} {viscous force} [/ اللاتكس]

[اللاتكس] قوة القصور الذاتي = \ rho AV ^ {2} [/ اللاتكس]

[اللاتكس] القوة اللزجة = \ frac {\ mu VA} {D} [/ اللاتكس]

من خلال وضع قوة القصور الذاتي وتعبير القوة اللزجة في تعبير رقم رينولد ، نحصل على ذلك

[اللاتكس] Re = \ frac {\\ rho VD} {\ mu} [/ اللاتكس]

في المعادلة أعلاه ،

Re = رقم رينولد (رقم بلا أبعاد)

? = كثافة السائل (كجم / م3)

V = سرعة التدفق (م / ث)

D = قطر التدفق أو الأنبوب / طول الخصائص (م)

μ = لزوجة السائل (N * s / m2)

وحدات عدد رينولدز

رقم رينولد بلا أبعاد. لا توجد وحدة لرقم رينولدز.

رقم رينولدز للتدفق الرقائقي

يمكن تحديد التدفق من خلال معرفة رقم رينولد. عدد رينولد للتدفق الصفحي أقل من 2000. في تجربة ، إذا حصلت على قيمة عدد رينولد أقل من 2000 ، فيمكنك القول إن التدفق رقائقي.

عدد رينولدز من المياه

يتم إعطاء معادلة رقم رينولد على النحو التالي

[اللاتكس] رقم رينولدز = \ فارك {كثافة السائل \ سرعة التدفق \ cdot قطر التدفق / الطول} {لزوجة السائل} [/ اللاتكس]

إذا قمنا بتحليل المعادلة أعلاه ، فإن قيمة رقم رينولدز تعتمد على كثافة السائل ، وسرعة التدفق ، وقطر التدفق بشكل مباشر وعكسي مع لزوجة السائل. إذا كان السائل عبارة عن ماء ، فإن كثافة ولزوجة الماء هي العوامل التي تعتمد بشكل مباشر على الماء.

رقائقي إلى مضطرب
رصيد الصورة: كتب الجعة من بالقرب من سياتل ، الولايات المتحدة الأمريكية ، من الصفحي إلى مضطرب - فليكر - كتب البيرةCC BY-SA 2.0

رقم رينولدز للتدفق المضطرب

بشكل عام ، يمكن لتجربة عدد رينولدز التنبؤ بنمط التدفق. إذا كانت قيمة رقم رينولد> 4000 ، فإن التدفق يعتبر طبيعة مضطربة.

معامل السحب (Cd) مقابل رقم رينولدز (Re) في كائنات مختلفة

رصيد الصورة: "ملف: معامل السحب (Cd) مقابل رقم رينولدز (Re) في كائنات مختلفة. png" بواسطة ويلتي ، ويكس ، ويلسون ، رورر. مرخص بموجب CC BY-SA 4.0

رقم رينولدز في أنبوب

إذا كان السائل يتدفق عبر الأنبوب ، فنحن نريد حساب عدد رينولد للسائل المتدفق عبر الأنبوب. تعتمد جميع المعلمات الأخرى على نوع السائل ، لكن القطر يؤخذ على أنه قطر الأنبوب الهيدروليكي DH (لهذا ، يجب أن يخرج التدفق بشكل صحيح من الأنبوب)

[اللاتكس] رقم رينولدز = \ frac {كثافة السائل \ سرعة التدفق \ cdot قطر التدفق الهيدروليكي / الطول} {لزوجة السائل} [/ اللاتكس]

عدد رينولدز من الهواء

كما ناقشنا في رقم رينولد للمياه ، يعتمد رقم رينولد للهواء بشكل مباشر على كثافة الهواء واللزوجة.

نطاق عدد رينولدز

رقم رينولد هو المعيار لمعرفة ما إذا كان التدفق مضطربًا أم رقائقيًا.

إذا اعتبرنا أن التدفق داخلي ،

إذا كان تدفق Re> (2000 إلى 2300) يعتبر خصائص رقائقية ،

 يمثل Re> 4000 تدفق مضطرب

إذا كانت قيمة Re بين (أي 2000 إلى 4000) يمثل تدفق الانتقال.

مخطط رقم رينولدز

يتم رسم الرسم البياني المزاجي بين رقم رينولدز وعامل الاحتكاك لخشونة مختلفة.

يمكننا إيجاد عامل الاحتكاك دارسي-فايسباخ برقم رينولد. يوجد ارتباط تحليلي تم تطويره لإيجاد عامل الاحتكاك.

رقم رينولدز
رقم رينولد في مخطط مودي ويكيبيديا
دائن الرسم التخطيطي الأصلي: S Beck and R Collins، University of Sheffield (أنجزته at ويكيبيديا الإنجليزية) التحويل إلى SVG: مارك ديروماوكسمودي إنCC BY-SA 4.0

عدد رينولدز اللزوجة الحركية

يتم إعطاء اللزوجة الحركية على النحو التالي ،

[اللاتكس] اللزوجة الحركية = \ frac {لزوجة السوائل} {كثافة السوائل} [/ اللاتكس]

معادلة رقم رينولد ،

[اللاتكس] رقم رينولدز = \ frac {كثافة السائل \ سرعة التدفق \ cdot قطر التدفق الهيدروليكي / الطول} {لزوجة السائل} [/ اللاتكس]

يتم تشكيل المعادلة أعلاه على النحو التالي إذا كتبتها في شكل لزوجة حركية ،

[اللاتكس] [رقم رينولدز = \ frac {سرعة التدفق \ cdot القطر الهيدروليكي للتدفق / الطول} {اللزوجة الحركية للسائل} [/ اللاتكس]

[اللاتكس] Re = \ frac {VD} {\ nu} [/ اللاتكس]

عدد رينولدز اسطوانة

إذا كان السائل يتدفق عبر الأسطوانة ونريد حساب عدد رينولد للسائل المتدفق عبر الأسطوانة. تعتمد جميع المعلمات الأخرى على نوع السائل ، لكن القطر يؤخذ على أنه قطر الهيدروليكي DH (لهذا ، يجب أن يخرج التدفق بشكل صحيح من الاسطوانة)

رينولدز عدد معدل التدفق الكتلي

ثم نقوم بتحليل معادلة رقم رينولد إذا أردنا أن نرى العلاقة بين رقم رينولد ومعدل التدفق الكتلي.

[اللاتكس] Re = \ frac {\ rho VD} {\ mu} [/ اللاتكس]

كما نعلم من معادلة الاستمرارية، يتم التعبير عن معدل التدفق الشامل على النحو التالي ،

[اللاتكس] m = \ rho \ cdot A \ cdot V [/ اللاتكس]

بوضع قيم معدل التدفق الكتلي في معادلة رقم رينولدز ،

[اللاتكس] Re = \ frac {m \ cdot D} {A \ cdot \ mu} [/ اللاتكس]

يمكن الإشارة بوضوح من التعبير أعلاه إلى أن رقم رينولد له علاقة مباشرة بـ معدل التدفق الشامل.

الصفحي مقابل التدفق المضطرب رينولدز عدد | عدد رينولدز الصفحي مقابل المضطرب

بشكل عام ، في ميكانيكا الموائع، نقوم بتحليل نوعين من التدفق. واحد هو تدفق الصفحي الذي يحدث بسرعة منخفضة ، والآخر هو التدفق المضطرب الذي يحدث بشكل عام بسرعة عالية. يصف اسمه التدفق الصفحي حيث تتدفق جزيئات السوائل في الصفيحة (الخطية) طوال التدفق. في التدفق المضطرب ، ينتقل السائل بحركة عشوائية في جميع أنحاء التدفق.

دعونا نفهم هذه النقطة المهمة بالتفصيل ،

رقم رينولدز التدفق الصفحي والمضطرب
رصيد الصورة:JoseasorrentinoTransicion laminar مضطربCC BY-SA 3.0

تدفق الصفحي

في التدفق الصفحي ، لا تتقاطع الطبقات المجاورة لجزيئات السوائل مع بعضها البعض ، ويُعرف التدفق في اتجاهات متوازية باسم التدفق الصفحي.

في التدفق الصفحي ، تتدفق جميع طبقات السوائل في خط مستقيم.

  • هناك احتمال حدوث التدفق الصفحي عندما يتدفق السائل بسرعة منخفضة ويكون قطر الأنبوب صغيرًا.
  • يعتبر تدفق السوائل برقم رينولد أقل من 2000 تدفقًا رقائقيًا.
  • تدفق السوائل خطي للغاية. يوجد تقاطع بين الطبقات المتجاورة للسائل ، وهي تتدفق بالتوازي مع بعضها البعض ومع سطح الأنبوب.
  • في التدفق الصفحي ، فإن ملف قلق يعتمد فقط على لزوجة المائع ومستقل عن كثافة السائل.

الجريان المضطرب

التدفق المضطرب عكس التدفق الصفحي. هنا ، في تدفق السوائل ، تتقاطع الطبقات المجاورة للسائل المتدفق مع بعضها البعض ولا تتدفق بالتوازي مع بعضها البعض ، والمعروف باسم التدفق المضطرب.

لا تتدفق طبقات السوائل المجاورة أو جزيئات السوائل في خط مستقيم في تدفق مضطرب. يتدفقون بشكل عشوائي في اتجاهات متعرجة.

  • يكون التدفق المضطرب ممكنًا إذا كانت سرعة السائل المتدفق عالية ، وكان قطر الأنبوب أكبر.
  • يمكن أن تحدد قيمة رقم رينولد التدفق المضطرب. إذا كانت قيمة رقم رينولد أكثر من 4000 ، فإن التدفق يعتبر تدفقًا مضطربًا.
  • لا يتدفق السائل المتدفق في اتجاه واحد. هناك اختلاط أو تقاطع بين طبقات السوائل المختلفة ، ولا تتدفق في اتجاهات متوازية مع بعضها البعض ولكنها تتقاطع مع بعضها البعض.
  • يعتمد إجهاد القص على كثافته في تدفق مضطرب.

رقم رينولدز للوحة مسطحة

إذا قمنا بتحليل التدفق على لوحة مسطحة ، فسيتم حساب رقم رينولدز من خلال طول خصائص اللوحة المسطحة.

[اللاتكس] Re = \ frac {\ rho VL} {\ mu} [/ اللاتكس]

في المعادلة أعلاه ، تم استبدال القطر D بـ L ، وهو طول خصائص التدفق على لوحة مسطحة.

رقم رينولدز مقابل معامل السحب

افترض أن قيمة رقم رينولد أقل من قوة القصور الذاتي. هناك قوة لزجة أعلى تتحكم في قوة القصور الذاتي.

إذا كانت لزوجة المائع أعلى ، فإن قوة السحب أعلى.

رقم رينولدز من الكرة

إذا كنت تريد حسابه لهذه الحالة ، فإن الصيغة هي

[اللاتكس] Re = \ frac {\ rho VD} {\ mu} [/ اللاتكس]

هنا ، يُؤخذ القطر D كقطر هيدروليكي للكرة في حسابات مثل الأسطوانة والأنبوب.

ما هو رقم رينولدز؟

رقم رينولد هو نسبة قوة القصور الذاتي إلى القوة اللزجة. إعادة تشير إليه. إنه رقم بلا أبعاد.

[اللاتكس] Re = \ frac {قوة القصور الذاتي} {viscous force} [/ اللاتكس]

أهمية رقم رينولدز | الأهمية المادية لعدد رينولدز

رقم رينولد ليس سوى مقارنة بين قوتين. الأول هو قوة القصور الذاتي ، والثاني هو القوة اللزجة. إذا أخذنا كلا نسبة القوة ، فإنها تعطي رقمًا بلا أبعاد يُعرف برقم رينولد. يساعد هذا الرقم في معرفة خصائص التدفق ومعرفة أي من القوتين يؤثر بشكل أكبر على التدفق. رقم رينولد مهم أيضًا لتقدير نمط التدفق.

   القوة اللزجة -> الأعلى -> التدفق الرقائقي -> تدفق الزيت

   قوة القصور الذاتي -> الأعلى -> التدفق المضطرب> أمواج المحيط

تجربة رينولدز

أجرى أوزبورن رينولدز تجربة رينولدز لأول مرة في عام 1883 ولاحظ أن حركة الماء صفيحية أو مضطربة في النمط.

هذه التجربة مشهورة جدًا في ميكانيكا الموائع. تستخدم هذه التجربة على نطاق واسع لتحديد ومراقبة التدفق الثلاثة. في هذه التجربة ، يتدفق الماء عبر أنبوب زجاجي أو أنبوب شفاف.

يتم حقن الصبغة مع تدفق الماء في أنبوب زجاجي. يمكنك ملاحظة تدفق الصبغة داخل الأنبوب الزجاجي. إذا كان للصبغة لون مختلف عن الماء ، فمن الواضح أنه يمكن ملاحظته. إذا كانت الصبغة تتدفق مضمنة أو خطية ، فإن التدفق يكون رقائقيًا. إذا أظهرت الصبغة اضطرابًا أو لا تتدفق في خط ، فيمكننا النظر في التدفق المضطرب. هذه التجربة بسيطة وغنية بالمعلومات للطلاب للتعرف على التدفق ورقم رينولدز.

رقم رينولدز الحرج

رقم رينولدز الحرج هو المرحلة الانتقالية لمنطقة التدفق الصفحي والمضطربة. عندما يتغير التدفق من رقائقي إلى مضطرب ، تعتبر قراءة رقم رينولد رقمًا حاسمًا لرينولد. يشار إليه باسم Reكر.  لكل هندسة ، سيكون رقم رينولد الحرج مختلفًا.

في الختام

رقم رينولدز مصطلحات مهمة في مجال الهندسة والعلوم. يتم استخدامه في دراسة التدفق ، ونقل الحرارة ، والأدوية وما إلى ذلك. لقد قمنا بتفصيل هذا الموضوع بالتفصيل نظرًا لأهميته. لقد قمنا بتضمين بعض الأسئلة والأجوبة العملية مع هذا الموضوع.

لمزيد من المقالات حول الموضوعات ذات الصلة اضغط هنا ، تجدون أدناه

ديباكومار جاني

أنا ديباك كومار جاني ، أسعى للحصول على درجة الدكتوراه في الطاقة الميكانيكية المتجددة. لدي خمس سنوات من التدريس وخبرة بحثية لمدة عامين. مجال اهتمامي هو الهندسة الحرارية وهندسة السيارات والقياس الميكانيكي والرسم الهندسي وميكانيكا الموائع وما إلى ذلك. لقد قدمت براءة اختراع بشأن "تهجين الطاقة الخضراء لإنتاج الطاقة". لقد نشرت 17 ورقة بحثية وكتابين. يسعدني أن أكون جزءًا من Lambdageeks وأود أن أقدم بعض خبرتي بطريقة مبسطة مع القراء. بصرف النظر عن الأكاديميين والبحث ، أحب التجول في الطبيعة والتقاط الطبيعة وخلق الوعي بالطبيعة بين الناس. دعنا نتواصل من خلال LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/jani-deepak-b0558748/. يرجى الرجوع أيضًا إلى قناة You-tube الخاصة بي بخصوص "دعوة من الطبيعة"

آخر المقالات