Reynoldszahl & Strömungsarten
Die Reynoldszahl ist nach dem Physiker Osborne Reynolds benannt. Die Reynoldszahl wird in der Strömungslehre dazu verwendet die Strömungsart zu bestimmen. Zum besseren Verständnis werden zunächst die verschiedenen Strömungsarten beschrieben.
Strömungsarten
In der Strömungslehre existieren zwei verschiedene Strömungsarten, die bei Fluiden (Flüssigkeiten oder Gasen) auftreten könne: Die laminare Strömung und die turbulente Strömung.
Laminare Strömung:
Bei der laminaren Strömung von Flüssigkeiten und Gasen treten keine Turbulenzen (also Verwirbelungen/Querströmungen) auf. Dies bedeutet, dass das Fluid in Schichten strömt, die sich nicht vermischen.
Turbulente Strömung:
Bei der turbulenten Strömung treten im Gegensatz zur laminaren Strömung Verwirbelungen auf.
In der Hydraulik kann man unter der Voraussetzung, dass das Fluid in einem runden glatten Rohr strömt, von folgenden Werten für die Reynoldszahl ausgehen:
Rekrit = 2200 bis 2300
Re > Rekrit => Strömung ist turbulent
Re < Rekrit => Strömung ist laminar
Reynoldszahl berechnen
Die Reynoldszahl wird aus dem Verhältnis von Trägheits- zu Zähigkeitskräften berechnet. In die Rechnung fließen die mittlere Strömungsgeschwindigkeit [m/s], der hydraulische Durchmesser [m] und die kinematische Viskosität [m2/s] ein. Die Reynoldszahl hat selbst keine Einheit.
Die Reynoldszahl ergibt sich aus folgender Formel:
vm : mittlere Strömungsgeschwindigkeit [m/s]
Dh : Hydraulischer Durchmesser [m]
ϑ : kinematische Viskosität (Zähigkeit) [m2/s]
Mehr über die Begriff Viskosität lesen Sie hier:
> Viskosität
Berechnung des hydraulischen Durchmessers
A : Strömungsquerschnitt
U : Umfang des Strömungsquerschnitts
Berechnung der kinematischen Viskosität
η : dynamische Viskosität [kg/(s*m)]
ρ : Dichte [kg/m3]
Die kinematische Viskosität liegt in der Hydraulik typischer Weise in Bereichen zwischen 10 bis 100 mm2/s
Die Reynoldszahl wird im weiteren Verlauf dieses Hydraulik-Skripts noch mehrmals von Bedeutung sein. Sie ist zum Beispiel bei der Berechnung der Rohrreibung notwendig. Die Rohrreibung wird in einem der folgenden Skripte thematisiert.