Reynoldszahl
Definition
- Die Reynoldszahl ist eine dimensionslose Kennzahl, die das Verhältnis von Trägheits- zu Zähigkeitskräften
bzw. Beschleunigungs- zu Reibungskräften einer bewegten Flüssigkeit
angibt.
Formel
bzw. 
| Re |
: |
Reynoldszahl [1] |
| ρ |
: |
Dichte der Flüssigkeit
[kg/m3] |
| v |
: |
Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit [m/s] |
| l |
: |
Charakteristische Länge des betrachteten Systems,
z.B. Rohrinnendurchmesser [m] |
| η |
: |
Dynamische Viskosität der Flüssigkeit [Pa·s] |
| ν |
|
Kinematische Viskosität der Flüssigkeit [m2/s] |
Bemerkungen
- Für eine ideale Flüssigkeit ohne Viskosität ist die Reynoldszahl unendlich.
- Praktisch von Bedeutung ist die Reynoldszahl, da sie einen Hinweis auf die
Tendenz einer Flüssigkeit gibt unter gegebenen Bedingungen von einer
laminaren in eine turbulente Strömung überzugehen.
- Dazu wird die von den spezifischen Gegebenheiten abhängige kritische
Reynoldszahl ermittelt (Rekrit). Diese kann oft nur durch
Experimente oder anhand von Erfahrungswerten für ähnliche Systeme
angegeben werden.
- Nun wird anhand der realen Bedingungen für dieses System die
Reynoldszahl berechnet. Ist diese kleiner als Rekrit, so ist
von einer vollkommen laminaren Strömung auszugehen.
- Bei höheren Werten ist mit einem Umschlagen der laminaren in eine
turbulente Strömung zu rechnen, der so genannten Transition. Hier
ändern sich z.B. Stoff- und Wärmeübergang innerhalb der Flüssigkeit
sprunghaft.
- Um den Turbulenzgrad, also den Anteil turbulenter Strömungen an der
Bewegung der Flüssigkeit zu ermitteln, kann die sogenannte turbulente
Reynoldszahl (Ret) benutzt werden.
- Dazu werden die Varianz der Geschwindigkeit v' und das integrale Längenmaß
l der Strömung benötigt. Hinzu kommt die kinematische Viskosität der Flüssigkeit
ν.
- Für Kugeln liegt die kritische Reynoldszahl bei unter 0,5, bei Rohren je
nach Quelle bei ca. 1200 bis < 2320.
- Um z.B. das Stokessche Gesetz, das
eigentlich nur für laminare Strömungen gilt, noch verwenden zu dürfen,
sollte Re < 0,2 sein.
Geschichtliches
- Benannt nach dem britischen Physiker Osborne Reynolds (1842 - 1912).
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