Was ist die Reynolds-Zahl?

Die Reynolds-Zahl ist eine dimensionslose Größe, die in der Strömungslehre verwendet wird, um die Strömungseigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen in Rohren, Kanälen oder um Körper herum zu beschreiben. Sie wurde von dem britischen Ingenieur Osborne Reynolds im Jahr 1883 eingeführt und ist nach ihm benannt. Die Reynolds-Zahl gibt an, ob eine Strömung laminar (schichtweise) oder turbulent (wirbelhaft) ist.

Berechnung der Reynolds-Zahl

Die Reynolds-Zahl wird durch das Verhältnis von Trägheitskraft zu Reibungskraft in einer Strömung berechnet. Sie ergibt sich aus dem Produkt aus der Strömungsgeschwindigkeit, dem Durchmesser des Rohrs oder Körpers, der Dichte der Flüssigkeit oder des Gases sowie der dynamischen Viskosität der Flüssigkeit oder des Gases. Sie wird folgendermaßen berechnet: Re = (ρ v d) / η, wobei ρ die Dichte, v die Geschwindigkeit, d der Durchmesser und η die dynamische Viskosität sind.

Bedeutung der Reynolds-Zahl

Die Reynolds-Zahl gibt an, ob eine Strömung laminar oder turbulent ist. Bei kleinen Reynolds-Zahlen ist die Strömung laminar, was bedeutet, dass sich die Flüssigkeit oder das Gas in Schichten bewegt, die sich nicht vermischen. Der Fluss ist gleichmäßig und stabil. Bei großen Reynolds-Zahlen ist die Strömung turbulent, was bedeutet, dass sich Wirbel und Verwirbelungen bilden, die die Strömung chaotisch und unregelmäßig machen. Die Reynolds-Zahl ist daher ein wichtiger Parameter bei der Planung und Auslegung von Rohrleitungen, Turbinen, Pumpen und anderen Strömungsmaschinen.

Beispiel: Anwendung der Reynolds-Zahl

Ein Beispiel für die Anwendung der Reynolds-Zahl ist die Untersuchung der Strömungsverhältnisse in einer Rohrleitung. Wenn die Reynolds-Zahl kleiner als 2300 ist, ist die Strömung laminar und die Geschwindigkeit der Flüssigkeit oder des Gases ist proportional zur Entfernung von der Wand. Bei Reynolds-Zahlen zwischen 2300 und 4000 beginnt die Strömung turbulent zu werden, und es bilden sich Wirbel und Verwirbelungen, die die Geschwindigkeit der Strömung beeinflussen. Bei Reynolds-Zahlen über 4000 ist die Strömung vollständig turbulent, und die Geschwindigkeit ist nicht mehr proportional zur Entfernung von der Wand. Die Reynolds-Zahl ist daher ein wichtiger Parameter bei der Bestimmung der Strömungseigenschaften und der Wahl von Rohrleitungen, Pumpen und anderen Strömungsmaschinen.