Reynolds Number Calculator

Het Reynolds getal is een fundamentele dimensieloze parameter in vloeistofmechanica die de relatie tussen traagheidskrachten en viskeuze krachten in een stromende vloeistof kwantificeert. Genoemd naar Osborne Reynolds, die het gebruik ervan in de jaren 1880 populair maakte, dient dit nummer als een kritische indicator om stroompatronen en gedrag te voorspellen.

Historische achtergrond

Het concept werd voor het eerst geïntroduceerd door George Stokes in 1851, maar het was Osborne Reynolds die baanbrekende experimenten uitvoerde in 1883 die de praktische betekenis ervan toonden. Reynolds gebruikte een eenvoudig maar ingenieus apparaat met geverfd water dat door een glazen buis stroomde om de overgang van laminaire naar turbulente stroom te visualiseren. Het dimensieloze getal werd later genoemd naar Reynolds door Arnold Sommerfeld in 1908.

Fysische betekenis

Het Reynolds-nummer staat voor de verhouding tussen traagheidskrachten (die de beweging van de vloeistof aandrijven) en viskeuze krachten (die beweging weerstaan). Deze relatie bepaalt of een stroom zal zijn:

Laminar:Bij lage Reynolds-nummers domineren viskeuze krachten, wat resulteert in een soepele, ordelijke stroom met vloeistoflagen die langs elkaar glijden in parallelle paden.
Overgang:Bij intermediaire Reynolds nummers, de stroom begint te tonen instabiliteiten en oscillaties tussen laminaire en turbulente kenmerken.
Turbulent:Op hoge Reynolds nummers, inertie krachten domineren, het creëren van chaotische, onregelmatige stroompatronen met wervelingen, vortices, en andere flow instabilities.

Kritische waarden en toepassingen

Het kritische Reynolds-nummer dat de overgang van laminaire naar turbulente stroom markeert, varieert afhankelijk van de stroomgeometrie:

Voor stroming in een pijp: de overgang begint meestal bij Re 2300
Voor stroom over een platte plaat: transitie vindt plaats rond Re ≈ 500.000
Voor stroming rond een bol: transitie vindt plaats rond Re 2×10⁵

Het Reynolds-nummer vindt toepassingen op verschillende gebieden van wetenschap en techniek:

Civiele techniek: ontwerp van waterdistributiesystemen en rioleringsnetten
Ruimtevaarttechniek: analyse van de luchtstroom rond vliegtuigvleugels en -lichamen
Chemische techniek: ontwerp van reactoren en mengsystemen
Biomedische techniek: studie van de bloedstroom in bloedvaten en kunstmatige organen
Milieutechniek: modelleren van atmosferische en oceaanstromen

Wist je dat?

Het aantal Reynolds in de menselijke aorta tijdens een normale bloedstroom is ongeveer 1.000, wat voornamelijk laminaire stroom aangeeft.
Voor commerciële luchtvaartuigen mag het Reynolds-nummer meer dan 10 bedragen⁷, sterk turbulente stroom.
Het Reynolds-nummer voor zwembacteriën is ongeveer 10^-4, wat wijst op een totaal andere vloeistofdynamica regime waar viskeuze krachten domineren.

Onderwerp

Reynolds-nummerformule

Het Reynolds-nummer is een dimensieloze hoeveelheid die wordt gebruikt om stroompatronen te voorspellen in verschillende vloeistofstroomsituaties.

Formule:

Re = (ρ × v × L) / μ

waarbij:

Re = Reynolds-nummer (dimensieloos)
ρ = Vochtdichtheid (kg/m3)
v = stroomsnelheid (m/s)
L = Karakteristieke lengte (m)
μ = dynamische viscositeit (Pa·s)

Stappen

Hoe te berekenen

Om het Reynolds-nummer te berekenen, volgt u deze stappen:

1
Bepaal de vloeistofdichtheid (ρ)
2
Meet de stroomsnelheid (v)
3
Bepaal de karakteristieke lengte (L)
4
Zoek de dynamische viscositeit (μ)
5
Vermenigvuldig dichtheid, snelheid en lengte, dan delen door viscositeit

Geavanceerd

Stroomregelingen

Het Reynolds-nummer helpt het type stroom te bepalen:

Re< 2300: Laminar flow (smooth, orderly flow)
2300 ≤ Re< 4000: Transitional flow
Re ≥ 4000: Turbulente stroming (chaotische, onregelmatige stroming)

Belangrijke opmerkingen:

Deze waarden zijn bij benadering en kunnen variëren afhankelijk van de specifieke toepassing
De overgang tussen stroomregimes is niet abrupt maar geleidelijk
Andere factoren zoals oppervlakteruwheid kunnen de overgang beïnvloeden

Voorbeelden

Praktische voorbeelden

Voorbeeld 1Water in een buis

Bereken het Reynolds-nummer voor water dat door een buis met een diameter van 2 cm bij 1 m/s stroomt.

ρ = 1000 kg/m3

v = 1 m/s

L = 0.02 m

μ = 0,001 Totaal

Re = (1000 × 1 × 0,02) / 0,001 = 20.000

Voorbeeld 2Luchtstroom

Bereken het Reynolds-nummer voor luchtstromen over een 1 m brede plaat bij 5 m/s.

ρ = 1,225 kg/m3

v = 5 m/s

L = 1 m

μ = 1,81 × 10−5 Totaal

Re = (1,225 × 5 × 1) / (1,81 × 10−5) = 338,398

Hulpmiddelen

Fysicacalculatoren

Bmr Calculator Rmr Calculator Body Fat Calculator Ideal Weight Calculator Lean Body Mass Calculator

Ander gereedschap nodig?

Kan je de rekenmachine niet vinden die je nodig hebt?Contacteer onsandere natuurkundige rekenmachines voorstellen.