Открываем для себя число Рейнольдса

Тем, кто далек от физики, посвящается. Начать этот текст иначе не могу, поскольку число Рейнольдса лично у меня не вызывает никакого отклика в той части познаний, где должна храниться информация по физике. Попробуем восполнить этот пробел.

Видео: Собираем будущее. Методика.

Для разминки уточним, кем был Осборн Рейнольдс в свое время в своей сфере. Этот ученый был представителем английского (в некоторых источниках – ирландского) научного сообщества в области физики, инженерии и гидравлики. Рожденный в 1842 году, уже через 28 лет он стал профессором на кафедре строительной механики в Кембридже. Свои исследования вел в отношении поведения жидкости в ламинарном (слоистом) и турбулентном (вихревом) течении. Именно ему принадлежит выделение числового критерия перехода одного вида течения в другое. Именно эта величина известна нам как число Рейнольдса.

Каково значение числа? Данный параметр не является константой и представляет собой определенное соотношение сил инерции и внутреннего трения в потоке жидкости. В качестве обозначения этого критерия применяют Re. Что касается единиц измерения, то таковых не существует, поскольку число Рейнольдса для воды, газов и любой другой среды является величиной безразмерной (число как таковое).

Несомненного уважения заслуживает упорство английского ученого, которому пришлось провести не одну сотню опытов, чтобы выявить подобное соотношение. Ему удалось выявить следующую закономерность: при высоких показателях (свыше 2 – 3 тысяч) поток воды будет полностью турбулентным, а при малых – полностью ламинарным.

Видео: Как открыть интернет магазин бижутерии?

Многие относят результаты таких вычислений к показаниям, которые были получены только опытным путем, и при изменении или бесконечном повторении могут «выпасть» из текущих рамок. Однако многие довольно удачно интерпретируют их с позиций законов Ньютона. Говоря простым языком, жидкость в потоке обладает определенной инерцией и склонна сохранять свое движение с прежней скоростью.

Значимость этого критерия, согласно данным из различных источников, нельзя переоценить. Именно эта величина и принцип ее получения говорят нам о том, что воздействие среды (воды, газа или иной субстанции) не столько зависит от скорости, инерции или трения, сколько от их взаимодействия. Именно это взаимодействие и находит свое отражение в соотношении, которое называют «число Рейнольдса». Для воды, движение которой происходит по узким каналам (или трубам), «пограничным» показателем перехода будет величина, превышающая показатель в 12000 – 20000. При его увеличении сопротивление среды будет возрастать. Для воды в открытом пространстве и воздуха картина будет обратной: увеличение величины числа Рейнольдса будет способствовать снижению сопротивления.
Свое применение данный критерий получил не только в гидромеханике, но и в авиа- и кораблестроении. Так, например, именно число Рейнольдса позволяет проводить достоверные испытания новых моделей самолетов, полностью воспроизводя действие реального воздушного потока в уменьшенной модели.

P.S. Саму формулу вычисления не привожу с умыслом: если эта тема интересует читателя, узнать порядок вычисления подобной величины не составит труда.