Re 的物理意义到底该怎么讲？

hustxy

原帖由 通流 于 2010-11-8 18:33 发表

                               
登录/注册后可看大图

当RE无穷小到0时，就成了达到均匀流的一个必要条件。此时流动互不混掺，甚至互不影响。
------------------------------------------------------

这还有点难以理解。
Re=u*L/nu，要Re=0，必须
u=0, 或者 L=0, ...

均匀流是一种理想的状态，是不是可以解释为Re小到极限的情况？

我前面说的流动互不混掺，甚至互不影响，那可以将整个流动分为一根根互不影响的流线。（实际每一层还是互相有力作用的，只是达到平衡了）

如果单独对这些一维的流线来看，可以认为L=0，可以解释Re=0。不过这样解释，那均匀流的物理过程让人感到奇怪，似乎与粘性、Re也没有什么关联了。

通流

其实，当Re为零时，流动不是互补掺混，而是无穷的掺混。所以这个解释可能是不合适的。至少我搞不懂。

我说的均匀流中不应该谈雷诺数，是因为，雷诺数中最重要的是速度和空间尺度。均匀流中，这两个都不清楚。像速度的大小。由于把坐标系放在空间上，与固定在流体上，都是惯性系，所以，上面的物理定律是一样的。其实，速度都是相对的。换句话说，速度是相对于扰动源来说的。在流体中，那些是扰动的来源呢，就是那些固壁。没有的几何尺度，就没有办法谈速度和空间尺度。这就是我说的，在均匀流中讲雷诺数，是没什么意义的。

蜂鸟飞飞

当考虑欧拉方程的时候是不是就没有Re数这一茬了，粘性都不考虑了，雷诺数的意义又何存。。。最近这样感觉了，不知道对不对

通流

当然，没有粘性，当然就没有雷诺数了。

至尊仙

路过，进来看看，发觉你们真有闲心扯谈，感叹衣食无忧的天朝上民啊！
无限忧郁中，自语“神了，下辈子我也要做天朝上民。”

ustcsunl

原帖由 通流 于 2009-12-4 13:10 发表

                               
登录/注册后可看大图

一般教材里都讲，雷诺数是惯性力与粘性力的比。

大学时，口试时，一个教授问我，那么在均匀流中，流体没有加速度，就没有惯性力。这时雷诺数的物理意义又这么解释呢？

怎么讲雷诺数的物理意义，到现在，我也不 ...

通流在后面的帖子中也意识到了此时的Re数没有意义，但是似乎所有楼上都没有意识到U和L是指什么。这个U不是来流速度（依赖于参考系，没有意义），而是指流场速度变化的值；这个L不是别的，是产生这些速度变化所需要的距离。这些基本概念应该在大学学流体力学时候就应该建立起来。

本质上说，如果流动没有加速度，那么就没有Re数（这是一个没有必要存在的参数）。从严格的意义出发，Re数是后验的，及知道大致流动（由此来确定U和L）后才知道的一个数。典型的例子如在鱼游的研究中，L通常是鱼尾摆动的幅度，而不是先验的鱼身体的长度。从实际应用中出发，可以先验地定一个Re数，这是最常用的方式。

[ 本帖最后由 ustcsunl 于 2011-1-4 15:52 编辑 ]

通流

你说的很有道理。不过，问几个问题。
一维管流的雷诺数是怎么与加速度连上的呢？
你说的鱼的游动问题，怎么这个摆动幅度就不是先验的呢？我如果用鱼身体的长度，或者鱼尾的长度计算雷诺数，又如何呢？

至尊仙

呵呵，居然还有人也在怀疑雷诺数，不知几位大侠磨了几天嘴皮子，有什么结果没有？我估计你们也就是磨磨嘴皮子而已，通流上面的问题，那位大侠怕是要回答不了了，深恨之“万恶的管路啊”，呵呵。

通大侠，你招不招学生啊，不如我当你的学生吧，给碗饭吃嘛。

ustcsunl

原帖由 通流 于 2011-1-5 05:25 发表

                               
登录/注册后可看大图

你说的很有道理。不过，问几个问题。
一维管流的雷诺数是怎么与加速度连上的呢？
你说的鱼的游动问题，怎么这个摆动幅度就不是先验的呢？我如果用鱼身体的长度，或者鱼尾的长度计算雷诺数，又如何呢？

原帖由 至尊仙 于 2011-1-5 05:49 发表

                               
登录/注册后可看大图

呵呵，居然还有人也在怀疑雷诺数，不知几位大侠磨了几天嘴皮子，有什么结果没有？我估计你们也就是磨磨嘴皮子而已，通流上面的问题，那位大侠怕是要回答不了了，深恨之“万恶的管路啊”，呵呵。

通大侠，你招不招学生啊，不如我当你的学生吧，给碗饭吃嘛。

看来正如onesupeng所说：“如果说没有Re数就砸了好多人的饭碗，有人就要抓狂了”（大意如此）。
    Re数不是天经地义的参数，我只是在最初的研究中遇见了Re数相关的问题，而最近10多年的研究都没有接触它。这很正常，Rayleigh研究对流的时候就没有给出Re数，而是Rayleigh数，做空气动力的更关心的是Ma数。
    一个基本概念，Re数的定义是对流场，而不是对流线（“一维管流”）而谈，那样无量纲参数还有意义吗？如果真有题目意义下的流动，此时Re数等各种无量纲参数还有意义吗？
    至于你说的“一维管流”似乎本意是指Poiscuille一类流动，你还真以为是它一维的管流吗？看看的解就知道了，存在一个径向尺度。用这个尺度完全可以定义一个Re数（U是从壁面到中心的速度变化，L是壁面到中心的距离）。

[ 本帖最后由 ustcsunl 于 2011-1-10 12:43 编辑 ]

通流

对于一个实际的圆管，有两个主要的尺度：管的直径与管长。也就是说可以定义两个雷诺数。也许我们可以讨论一下，这两个雷诺数代表了什么。

yuren2

搞不清雷诺数的时候就想想老太太搅鸡蛋或者搅面团(北方人叫做搅团),搅好的过程也是搅乱的过程,几乎是从层流搅到湍流的过程,搅得积累长度越长越好!
   这里面找关键的三个要素组成的一个无量纲数.
他要表示搅鸡蛋的过程最主要特点,这个无量纲数就是雷诺数,
你想想取那三个要素能组成这个无量纲数?
当然是速度,搅动运动的长度,以及加水的多少(粘度),
按照他们的贡献,分别排在分子分母上,
比如速度越高,搅得鸡蛋越好,搅得距离越长,效果越好,(倒过来搅要扣除的),当然这效应是正的,应当在分式的分子位置上,
而加水越多,鸡蛋越稀,也就是粘性越低越好,所以它的作用是负的,就放在分母上.
你就一辈子都记住了雷诺数的表达式:
速度和长度是正效应,粘性系数越低越好,他的效应是反的,用无量纲量表达出来就是:
              L * V / mu;
这就是雷诺数

[ 本帖最后由 yuren2 于 2012-1-27 15:08 编辑 ]

ilamber

好多大侠都脱离实际物理模型单纯讨论物理参数和物理公式。雷诺当初定义RE数的时候是基于一个实际的物理模型的。

我是这么理解。
可以假设在湖水下面有一排10个平放的炮筒，每个炮筒都射出1M见方的木头，木头初始速度是10M/S，对整个湖水而言，这就产生了一个扰动来源。木块下方的水体必然受到扰动，产生一个速度梯度。至于到底木头下方多少深度的水流速度是9M/S，这个就是雷诺数要研究告诉我们的答案了。
假设这10个炮筒射出的1M见方的木块在射出之后瞬间组合成一个长10M侧面是1平方米的大长条木块。那么这个扰动对水体的影响必然是大范围的。所以雷诺要研究的是大的扰动源对水体大范围影响的数量计算。跟木块长度有关，跟木块射出速度有关，跟液体粘度相关，如果木块换成铁块这个扰动影响更大。这个是动量的体现。

欢迎拍砖。

lwd1981

对于普通（单向单组分）流动，一般在流场中通常具有以下几个特征量：
特征频率（或者特征时间），特征长度，特征速度，分子粘性，特征温度，特征密度以及分子平均自由程
流场中任意量A应该是这些特征量的函数,也即：
A=f(特征频率（或者特征时间），特征长度，特征速度，分子粘性，特征温度，特征密度以及分子平均自由程)
利用量纲分析PI定律，可以得到无量纲量
A‘=g（Re，Ma，Kn，Sr）；
也就是说如果两个流场中的对应变量的无量纲结果一致，需要Re，Ma，Kn，Sr均相等，但是这是最一般的情况；
对于特殊情况：
(1)如果流场中温度变化不显著，或者温度变化对流动影响不大(例如不可压流动），那么特征温度便不需要，因此A=f(特征频率（或者特征时间），特征长度，特征速度，分子粘性，特征密度以及分子平均自由程）
无量纲化，得到：
A‘=g（Re，Kn，Sr）；
(2)如果进一步，考虑连续介质的情况：
A=f(特征频率（或者特征时间），特征长度，特征速度，分子粘性，特征密度），
无量纲化，得到：
A‘=g（Re，Sr）；
(3)如果再进一步考虑定常流动，那么特征频率（或者特征时间）消失，可以得到：A‘=g（Re）
也就是说定常不可压缩流动的相似参数只有Re.
(4)再进一步，如果流场中没有特征长度，例如这里提到的“均匀流”，那么流场中便没有相似参数，也就是说任何均匀流都相似。可以认为此时流场中的全局Re失去意义，此时对流效应和扩散效应均为0（特征长度为0---“均匀流")或者对流效应远远大于扩散效应（特征尺度无穷大--------“无粘流”)
(5)考虑连续介质，且如果流场中温度变化对流场的影响显著（例如可压缩流动），那么特征温度要进入特征量中，也即：
A=f(特征频率（或者特征时间），特征长度，特征速度，分子粘性，特征温度，特征密度)
从而A‘=g（Re，Ma，Sr）；
对于定常流动：A‘=g（Re，Ma），也即可压缩流动的相似参数为Re和Ma；
值得指出的是，这里只是一般性地讨论，对于特殊的流动，这些无量纲还有其他的形式。
从上面的讨论可以看出“均匀流”很有意思，由于没有特征长度或者特征长度为0，所有的“均匀流”均相似。

[ 本帖最后由 lwd1981 于 2012-11-22 16:25 编辑 ]

通流

雷诺当初定义RE数的时候是基于一个实际的物理模型的。
---------------------------------------------------------------------------

不错。离开了实际问题，很难讨论物理概念。

haowu80s

Re里面的长度是什么物理意义？