
【化】 generalized Reynolds number
廣義雷諾數(Generalized Reynolds Number)是流體力學中用于描述非牛頓流體流動狀态的無量綱參數,它擴展了經典雷諾數的適用範圍。其核心定義為慣性力與黏性力的比值,數學表達式為:
$$ Re_g = frac{rho u}{tau_w} $$
其中$rho$為流體密度,$u$為特征流速,$tau_w$為壁面剪切應力。該參數由英國物理學家奧斯本·雷諾于1883年提出的經典雷諾數($Re=frac{rho u L}{mu}$)演變而來,主要解決非牛頓流體(如聚合物溶液、血液等)在複雜流動中無法直接應用傳統公式的問題。
根據國際标準化組織(ISO 16636:2018)的定義,廣義雷諾數通過引入等效黏度$mu_{eff}$實現普適性計算: $$ Reg = frac{rho u D}{mu{eff}} $$ 式中$D$為特征長度,等效黏度通過流變方程确定。美國化學工程師協會(AIChE Journal)的實證研究表明,當$Re_g<2000$時流動呈層流狀态,超過該臨界值則逐漸過渡為湍流。
在工業應用領域,該參數被廣泛用于石化管道設計(API RP 14E标準)和生物醫療設備研發(ASTM F1841-97規範)。中國國家标準化管理委員會(GB/T 15848-2020)特别強調,對于含顆粒物的非牛頓流體輸送系統,必須采用廣義雷諾數進行流态分析。
廣義雷諾數是對傳統雷諾數概念的擴展,用于更廣泛的流體力學場景。以下是詳細解釋:
雷諾數基礎 雷諾數(Re)是流體慣性力與黏性力的無量綱比值,計算公式為: $$ Re = frac{rho v d}{mu} $$ 其中,$rho$為流體密度,$v$為流速,$d$為特征長度(如管道直徑),$mu$為流體黏度。雷諾數用于區分層流(Re小,黏性力主導)和湍流(Re大,慣性力主導)。
廣義雷諾數的定義 廣義雷諾數通常指在非标準條件下對傳統雷諾數的修正,常見于以下場景:
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