计算流体力学从RANS到DNS,雷诺数

展全思梦 2025-11-10 09:21:00

计算流体力学从RANS到DNS,雷诺数

问题是：什么是雷诺数？它意味着什么？

雷若数是一个很专业的表征流体流动情况的无量纲数，意为着流体流动时会有阻力、会造成压力损失。雷若数的物理含义是：流体惯性力与粘性力比值的量度。雷诺数较小时，粘滞力对流场的影响大于惯性力，流场中流速的扰动会因粘滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，若雷诺数较大时，惯性力对流场的影响大于粘滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的紊流流场。

雷诺数（Reynolds number）以Re表示，可以通过计算获得，其计算公式为Re=ρvd/η。其中：v——流体的流速，单位m/sρ——流体的密度，单位kg/m³η——流体的粘性系数，又分为运动粘度，单位㎡/s；和动力粘度，单位Pa.s。计算时是用运动粘度还是用动力粘度，视用途或介质状态而定，一般在某方面进行流体计算时所引用的公式都会指定用哪一个参数。

d——特征长度，与承载或限制流体的结构有关。例如，如果流体流过圆形管道时，则d为管道直径；如果流体流过窄间隙不规则截面时，则d为间隙的平均宽度；如果流体流过换热管外侧（壳程）时，则d为换热管的当量直径。等等。利用雷诺数可区分流体的流动状态：层流或湍流，也可用雷若数来确定物体在流体中流动所受到的阻力的计算公式。

例如，当Re比“1”小得多时，其阻力计算公式f=6πrηv（斯托克斯公式）；当Re比“1”大得多时，其阻力计算公式f′=0.2πr2v2，与粘度η无关。雷若数的用途很广，如化工流体工艺设计、长距离流体输送管道设计、换热器设计、搅拌器设计、发动机设计、汽车特别是赛车的外形设计、飞机外形设计、高铁列车外形设计、船舶吃水线以下的外形设计，等等都要用到雷若数。

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