雷诺数的物理意义是什么？14
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发布时间：2023-10-06 15:37
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时间：2024-11-26 18:53
雷诺数是惯性力和粘性力的比，雷诺数越大，流体流动中惯性力的作用所占的比重越大，粘性效应占的比重越小，反应在建模型时，如果雷诺数很大，粘性效应可以忽略，那么就用理想流体Euler方程去模拟，如果雷诺数不那么大，粘性效应需要被考虑进去，那就是Navier-Stokes方程，说白了就是粘性效应在你考虑问题时的比重如何的事情事实上湍流并不是高雷诺数激发的，而是扰动激发的。层流是流动的稳定状态，出现的扰动如果能够被抑制，流动就一直是稳定的层流；如果扰动无法被抑制，就会导致流动失稳，层流就转捩为湍流。（这里“稳定”、“扰动”的意思，和把一个圆球放在平面上、放在尖峰、放在谷底那个例子里的稳定性是一样的，扰动无处不在。）转捩和雷诺数有什么关系？理论上，求解Orr-Sommerferd方程会给出某种扰动下雷诺数多大会发生转捩。题主若有兴趣，可以看看这方面内容（讲湍流的书上都会有）。从物理上“感受”的话，雷诺数比较小的时候，就是粘性比较大，外来的扰动容易被粘性“吃掉”、消耗为热能；当雷诺数比较大时，粘性抑制不住扰动，于是就失稳了。就像对着缓慢流动的黏糊糊的油吹一口气，油也就晃动一下；但对着袅袅炊烟吹一口气，炊烟就会变得一团混乱。如果题主有兴趣，还可以继续想想，如果对着以极高速度流动的空气（就是雷诺数非常大）吹一口气，空气会混乱吗？为什么？需要讨论雷诺数的例子还有很多。比如题主说了雷诺数代表流体惯性力和粘性力的比值，那么不同雷诺数的来流经过两个相同的平板，出口附面层厚度一样吗？壁面的粘性阻力一样吗？哪个更大？题主先不要做计算分析一下，然后再看看公式里雷诺数是怎样出现的。
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时间：2024-11-26 18:53
雷诺数Re的意义可以理解如下：U/(/L)，流速与流速之比。流速U是水流流速，是惯性；流表征粘性和阻力的‘速度’。Re大，表明水流惯性强过粘性阻力。L/（/U），长度与长度之比。长度L系一物理长度，可以是水深，亦可以是管径。长度/U表征水流粘性的长度。Re很大时，粘性长度相对较小，对水流影响小，因此流动以惯性为主。雷诺数的意义是惯性力和粘性力的比值，高雷诺数下，惯性力是粘性力的很多倍，此时粘性力无法维持流动的稳定性状态，所以会发生湍流。但是湍流也和其它很多因素有关系，比如内部的各种扰动，壁面粗糙度等等，不只是和雷诺数有关。其实要想知道湍流产生的原因，可以搜下有关流体稳定性和层流失稳的问题，我们现在在学湍流的课程，用的是是勋刚《湍流》，这书不错，可以看下。
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时间：2024-11-26 18:54
我们在分析湍流附面层内的速度分布时，定义了一个 y-plus(y+) 来表示与壁面的距离。这个定义“恰好”又是一个用典型速度定义出的雷诺数（所以 y+ 又叫做旋涡雷诺数）。猜一下，附面层内远离壁面时，粘性的影响力是在变大还是在变小？如果说 y+ 代表了典型旋涡的大小，那么是大旋涡还是小旋涡受粘性影响大？毫无疑问，当流场内只有惯性力与粘滞力（无自由表面的流体，重力与浮力抵消）时，若雷诺数相同，那么不管流场尺寸如何，场内水质点运动就是几何相似的。当然还有其他一些无量纲常数，这些都是水力学中物理实验模型能够模拟实际水体流动的基础。
