Reynoldsov broj

Reynoldsove zabilješke o trenutku prelaska iz laminarnog u turbulentno strujanje fluida.

Turbulentno strujanje na krilu zrakoplova.

Reynoldsov broj (oznaka Re) je bezdimenzijska značajka koja služi kao kriterij prema kojemu se može utvrditi hoće li u danim okolnostima nastupiti laminarno ili turbulentno strujanje fluida. Općenito je:

[math]\displaystyle{ \mathrm{Re} = {{\rho \cdot {\mathbf v} \cdot l} \over {\eta}} = {{{\mathbf v} \cdot l} \over {\nu}} }[/math]

gdje je:

• [math]\displaystyle{ {\mathbf v} }[/math] - najveća brzina strujanja fluida (SI mjerna jedinica: m/s);
• [math]\displaystyle{ {l} }[/math] - odabrana duljina, na primjer duljina cijevi, srednja duljina tetive krila zrakoplova i slično (m);
• [math]\displaystyle{ {\eta} }[/math] - dinamička viskoznost fluida (Pa·s ili N·s/m² ili kg/(m·s));
• [math]\displaystyle{ {\mathbf \nu} }[/math] - kinematička viskoznost fluida ([math]\displaystyle{ {\mathbf \nu} = \eta /{\rho} }[/math]) (m²/s);
• [math]\displaystyle{ {\rho}\, }[/math] - gustoća fluida (kg/m³).

Uz Machov i Prandtlov broj, Reynoldsov je broj glavni kriterij ponašanja fluida u aerodinamici i hidrodinamici (mehanika fluida).

Brzina kod koje nastaje turbulentno strujanje zove se kritična brzina. Osborne Reynolds je pokusima utvrdio da prijelaz iz laminarnog u turbulentno strujanje ovisi o brzini tekućine i o njezinoj viskoznosti. Isto je tako pokusima ustanovljeno da je za vrijednost Reynoldsovog broja manjeg od 2 320 strujanje kroz glatku cijev laminarno, a za vrijednost Reynoldsovog broja većeg od 2 320 strujanje kroz glatku cijev je turbulentno. Postoje ekstremni slučajevi, npr. kod tanke glatke kapilare laminarno strujanje je još uvijek pri Re = 50 000, dok primjerice kod izrazito hrapave površine turbulentno strujanje nastupa pri Re < 2 320. Poznavanje Reynoldsovog broja vrlo je važno kod proračuna cijevi jer prilikom turbulentnog strujanja može nastati njihovo pucanje.

Strujanje

Podrobniji članak o temi: Strujanje

Strujanje je gibanje tekućine ili plina (fluida). Prema putanji strujanja razlikuje se laminarno i turbulentno strujanje. Kod laminarnoga strujanja sve čestice u istom sloju fluida imaju istu brzinu, to jest svi slojevi fluida gibaju se paralelno i fluid se nužno giba sporo. Kada brzina poraste, slojevi se miješaju i strujanje postaje turbulentno. Prema promjenljivosti brzine razlikuje se: stacionarno strujanje, kod kojega je količina tvari koja prođe kroz svaki presjek konstantna, i nestacionarno strujanje, kod kojega se ta količina mijenja. Ovisno o tome stvaraju li se pri strujanju vrtlozi; razlikuje se vrtložno i potencijalno strujanje. Strujanje je vrtložno ako se stvaraju vrtlozi, a ako se vrtlozi ne stvaraju, brzina strujanja može se prikazati s pomoću takozvane potencijalne funkcije pa se takvo strujanje naziva potencijalno.

Prijenos topline strujanjem je konvekcija.