Reynolds-talet (Re) är ett dimensionslöst tal relaterat till vätskemekanik. Det är bland de viktigaste attributen som används för att sammanfatta krafterna som verkar på en vätska och, baserat på dess värde, bestäms turbulensen eller avsaknaden av turbulens hos en vätska. Beteckningen är uppkallad efter Osborne Reynolds, som gjorde många banbrytande studier inom vätskemekanik i slutet av 19-talet och början av 20-talet. Variationerna i kvantiteten läggs ut på X-axeln i Moody Chart, en av de mer användbara graferna inom flödesmekanik.
Mer specifikt definieras Reynolds-talet som förhållandet mellan tröghetskrafter, som bidrar till turbulens, och viskösa krafter, som verkar mot turbulens, i en vätska. Uttryckt på ett annat sätt, siffran beskriver hur sannolikt att flödet är laminärt eller turbulent för en given uppsättning fysiska förhållanden. Laminärt, eller jämnt, flöde indikerar att allt i flödet av en vätska rör sig i samma riktning och dessa inre flöden påverkar inte varandra. Turbulent flöde, å andra sidan, indikerar att störningar eller virvlar skapas inom huvudflödet.
Det vanligaste exemplet på laminärt och turbulent flöde kan hittas vid ett handfat. När vattnet först sätts på och inte rinner särskilt snabbt är det klart. De flesta av vattnets inre flöden interagerar inte med varandra och rör sig i samma riktning; detta är laminärt flöde och indikerar ett lågt Reynolds-tal. När mängden och hastigheten på vattnet ökar blir det vitt. De inre flödena börjar kollidera med varandra i ett turbulent flöde och för in luft i vattenströmmen.
Ett annat exempel på konceptet är att föreställa sig ett föremål som rör sig genom en vätska. Ju snabbare föremålet rör sig, desto tätare är vätskan, och ju längre tid föremålet rör sig, desto mer sannolikt är vätskeflödet att vara turbulent. Ju mer viskös eller klibbig en vätska är, desto större är chansen att vätskans tjocklek kommer att verka mot ett turbulent flöde.
Matematiskt definieras Reynolds-talet som:
Re = ρ * V * L/µ
Där Re = Reynolds nummerρ = vätskedensitet (vanligtvis lb/ft3 eller 3)V = hastighet (vanligtvis ft/s eller m/s)L = färdlängd (vanligtvis ft eller m)
I ett rör eller en kanal är L = hydraulisk radie (vanligtvis ft eller m)µ = vätskedynamisk viskositet (vanligtvis lb/(ft*s) eller kg/(m*s) eller Pa*s)
Från ekvationen kan man se att Reynoldstalet står i direkt proportion till längden. Den varierar också proportionellt med längden och vätskedensiteten. Siffrorna ρ, V och L bidrar alla till tröghetskrafterna, medan µ endast bidrar till de viskösa krafterna.
För Re på 2,300 4,000 eller mindre anses vätskeflödet vara laminärt. Turbulent flöde å andra sidan uppnås när Re är större än XNUMX XNUMX. Värden för Reynolds-talet mellan dessa två kvantiteter indikerar övergångsflöden, som kan uppvisa egenskaper hos båda typerna av flöde.
Reynolds-numret används i många olika tillämpningar av vätskemekanik. Det är en nödvändig del av friktionsfaktorberäkningar i vissa ekvationer inom strömningsmekanik, såsom Darcy–Weisbach-ekvationen. En annan vanlig användning av numret kommer i modellering av organismer som simmar genom vatten, och denna applikation har gjorts från de största djuren – som blåvalen – till mycket små djur, inklusive mikroorganismer. Den har till och med applikationer för att modellera luftflödet runt föremål, såsom vingarna på ett flygplan.