雷诺数 — CAE术语解说
雷诺数
雷诺数是 Re=ρUL/μ 对吧。听说这个数字很大就会变成湍流,具体什么时候会过渡?
圆管流中临界雷诺数约为2300。低于此值为层流,高于此值经过过渡后为湍流。但这个数值也取决于扰动的大小和入口形状,所以仅作为参考。
从水龙头放水时,细流很清澈,全开时流出的水就浑浊发白。这也是雷诺数的问题吗?
正是这样!细流是低雷诺数的层流。随着流速增加,雷诺数增大转变为湍流,速度波动会卷入气泡使水显得发白。雷诺自己就是通过在水槽中注入染料的实验发现了这种过渡的。
在CFD中怎么用雷诺数?它会影响分析设置吗?
影响非常大。如果雷诺数很低,可以直接按层流计算,相对简单。但在Re=10⁶以上的工业流动中,必须使用湍流模型,而且壁面附近需要划分非常细密的网格才能保证精度。正确的做法是先掌握雷诺数,然后再决定分析方案。
代表长度L怎么确定?圆管可以用直径,但复杂形状就不知道怎么选了。
基本原则是选择该流动中起主导作用的特征尺寸。对平板上的流动选用流向长度,物体周围的流动选用该物体的代表尺寸。对于非圆形截面的管道,通常采用水力直径 Dh=4A/P。
雷诺数相同的话,不同尺度的模型和实物的流动会相似吗?
这就是雷诺的相似律。在风洞试验中使用较小的模型时,只要雷诺数与实物相同,流动特性就会一致。但实机的Re可能达到10⁷,此时风洞很难达到相同的雷诺数,所以需要采用高压风洞或极低温风洞。
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