Меня немного смущает это понятие числа Рейнольдса . В частности, я смотрю на характеристики аэродинамического профиля при очень низком числе Рейнольдса .
Я читаю много статей, в которых говорится, например, что из-за того, что это маленькая модель самолета, число Рейнольдса будет маленьким (значит, это связано с формой препятствия в потоке жидкости?). Но затем я вижу что-то вроде того, что большая производительность турбины на низких скоростях связана с низкими числами Рейнольдса (отсюда я думаю, что это связано с «качеством» самого потока жидкости, будь то ламинарный или турбулентный, однородный и т. д.).
Если это как-то связано с потоком жидкости, то почему я вижу числа Рейнольдса, относящиеся к конкретным аэродинамическим профилям и т. д.? Скажем, что аэродинамический профиль имеет , что это значит тогда? Если жидкость течет с очень низкой скоростью и высокой вязкостью, то как мы вообще можем использовать это число?
Поправьте меня, если я ошибаюсь, я только начинаю учиться этим вещам!
Может быть, полезно рассматривать число Рейнольдса как отношение сил инерции к силам вязкости. Высокие скорости потока означают высокие силы инерции и, следовательно, приводят к высоким числам Рейнольдса. Вязкостные эффекты наиболее сильны, когда воздушный поток сталкивается с препятствием, и становятся менее сильными, чем дольше воздух обтекает тело, поэтому короткий путь потока имеет низкое число Рейнольдса.
В конце концов, не имеет значения, увеличивает ли число Рейнольдса длина потока или его скорость. Это сочетание того и другого. Я пренебрегаю здесь свойствами газа, потому что полагаю, что мы говорим о воздухе при умеренной температуре, и не хочу усложнять проблему.
Аэродинамические поверхности не имеют числа Рейнольдса как такового, в отличие от условий течения. Число Рейнольдса измерения можно удвоить, сделав хорду аэродинамического профиля вдвое длиннее при той же воздушной скорости или удвоив воздушную скорость при той же хорде. Крыло самолета работает в диапазоне чисел Рейнольдса в зависимости от скорости полета. Вот почему полярные диаграммы обычно содержат результаты нескольких тестовых прогонов. вычислений, каждый при различных числах Рейнольдса.
Иногда вы видите аэродинамические поверхности, оптимизированные для определенного числа Рейнольдса. Чтобы избежать раннего отрыва, площадь рекомпрессии аэродинамического профиля должна становиться пропорционально тем меньшему числу Рейнольдса, при котором предполагается, что аэродинамический профиль хорошо функционирует. При более высоких числах Рейнольдса такой аэродинамический профиль все еще будет работать, но будет создавать большее сопротивление, чем профиль, оптимизированный для более высоких чисел Рейнольдса. Число Рейнольдса позволяет авиаконструктору выбрать аэродинамический профиль, который хорошо работает при сочетании скорости и длины хорды, на которые рассчитан этот самолет.
Лучший способ понять, что означает число Рейнольдса, — это взглянуть на формулу:
R# = скорость жидкости * характерная длина / кинематическая вязкость жидкости
Скорость = скорость в воздухе, характерная длина = длина аэродинамического профиля по хорде, кинематическая вязкость = какой липкий!) воздух
Вы можете видеть, что число Рейнольдса зависит от формы аэродинамического профиля, а также от условий, при которых он исследуется. Более высокое число Рейнольдса означает, что вы тестируете более длинный аэродинамический профиль на более высокой скорости в «более густом» воздухе или в каком-то его подмножестве.
Это полезно при попытке предсказать производительность. НАСА использует аэродинамические трубы под давлением при определенных обстоятельствах, чтобы влиять на вязкость, что позволяет небольшой модели лучше прогнозировать характеристики полноразмерного крыла.
Вот калькулятор, с которым можно поиграть:
фут
дзета-диапазон