教学科研

科学精神:打开流体世界的大门——雷诺

发布日期:2024-10-14    作者:         点击:


      谈雷诺数就不得不谈无量纲理论是谁发现的?其实预测流体流动的无量纲数理论最初由乔治-斯托克斯爵士(1819-1903 年)提出,他试图通过忽略惯性项 来计算球体上的阻力。斯托克斯 还进行了克劳德-路易斯-纳维耶(1785-1836 年)的研究,并在 1851 年通过添加粘性项进一步推导出运动方程,从而揭示了纳维耶-斯托克斯方程。

      斯托克斯流(Stokes flow)是根据斯托克斯(Stokes)对粘性流体 流动的研究方法而命名的,是一种 Re 值低到假定为零的数学模型。在斯托克斯之后,许多科学家对流体运动的特性进行了研究。尽管纳维-斯托克斯方程 对流体流动进行了透彻的分析,但要轻松预测流体的运动状态是相当困难。

     1883 年,爱尔兰科学家奥斯本-雷诺(Osborne Reynolds)根据流体的静态和动态特性,如速度、密度、动态粘度和特性,发现了预测流体流动的无量纲数。他通过实验研究了流体流动的速度和行为之间的关系。为此,雷诺建立了一个实验装置(图 1a),使用染色水,在横截面中间向主清水中释放,以观察流体在玻璃管中的流动(图 1b)。




图 1:a) 奥斯本-雷诺建立的实验装置;b) 层流和湍流 的实验可视图

     后来这个叫奥斯本-雷诺在《英国皇家学会哲学论文集》上发表了题为 "决定平行水槽中水的运动是直接运动还是蜿蜒运动的实验研究 "的关于无量纲数的研究报告。文章称,雷诺发现的无量纲数适用于预测从管道中的水流到机翼上的气流等广泛范围的流体流动。





图 2:奥斯本-雷诺(1842-1912 年)

        在德国物理学家阿诺德-萨默菲尔德(1868 - 1951 年)于 1908 年在罗马举行的第四届国际数学家大会上发表演讲,(之前雷诺发现的这个无量纲数一直被称为参数,数学表示为'R',)他在演讲中将'R'数称为'雷诺数'。从那时起,萨默菲尔德使用的这个术语就一直在全世界使用.


友情链接: 枣庄学院主页 中国化学会 中国化工学会 山东化学化工学会 山大化学与化工学院 枣庄市化学化工学会 万华化学集团 省教学成果奖申报网站

版权所有:枣庄学院化学化工与材料科学学院 联系电话:0632-3786735  邮编:277160,邮箱:uzzhgxy@sina.com  鲁ICP备05047007号