Reynoldszahl Rechner

Mit unserem Reynoldszahl-Rechner kannst du schnell die Reynoldszahl berechnen, mit der du vorhersagen kannst, ob die Strömung einer Flüssigkeit laminar oder turbulent ist. Dieser Faktor misst das Verhältnis der Trägheitskräfte zu den viskosen Kräften, die während der Flüssigkeitsbewegung auftreten. Lies weiter, wenn du folgendes wissen möchtest:

• Was ist die Reynoldszahl?
• Wie kann man sie berechnen?
• Was sind ihre Einheiten?
• Was ist die Definition der laminaren Strömung?
• Wie definiert man eine turbulente Strömung?

Die Reynoldszahl hat vielfältige Anwendungen im echten Leben. Sie kann die Flüssigkeitsströmung in einem Rohr, die Strömung um Tragflächen oder die Bewegung eines Objekts in einer Flüssigkeit beschreiben. Im folgenden Text haben wir die Gleichung der Reynoldszahl, eine Diskussion über ihre Einheiten und einen Vergleich zwischen laminaren und turbulenten Strömungen aufgestellt. Lies weiter, um herauszufinden, was die Reynoldszahlen für laminare und turbulente Strömungen sind. In diesem Rechner findest du auch einige Beispiele für Berechnungen, die mit der Reynoldszahl-Formel durchgeführt werden können.

Interessierst du dich für Strömungsmechanik? Dann solltest du dir auch unseren Auftriebskraft Rechner oder Bernoulli-Gleichung Rechner 🇺🇸 ansehen. Sie können bei der Analyse von Flüssigkeitsbewegungen sehr nützlich sein.

Die Reynoldszahl ist eine der charakteristischen Zahlen, die in der Strömungslehre verwendet werden, um eine Eigenschaft der Strömung zu beschreiben. Wenn du z. B. ein Modell im kleinen Maßstab (z. B. das Modell eines Flugzeugs) mit einer realen Situation vergleichen möchtest, solltest du die Reynoldszahl gleich halten. Die Reynoldszahl ist das Verhältnis der Trägheitskräfte zu den viskosen Kräften, die auf ein Fluid einwirken, das sich in relativer Bewegung zu einer Oberfläche befindet. Einerseits erzeugen die Trägheitskräfte die Flüssigkeitsreibung, die zur Entstehung einer turbulenten Strömung beiträgt. Auf der anderen Seite wirken die viskosen Kräfte diesem Effekt entgegen und hemmen die Turbulenz zunehmend.

Die Definition der Reynoldszahl umfasst im Allgemeinen die Geschwindigkeit eines Fluids, die charakteristische Länge (oder charakteristische Dimension) und die Eigenschaften des Fluids, wie Dichte und Viskosität. Wenn du mehr über die Viskosität eines Fluids erfahren möchtest, solltest du dir den Stokes Gesetz Rechner ansehen, in dem du unter anderem die Definition der Viskosität findest. Obwohl die Reynoldszahl auf verschiedene Arten definiert werden kann, bleibt sie eine dimensionslose Größe.

Jetzt möchtest du wahrscheinlich wissen, was die Reynoldszahl bedeutet. Die Reynoldszahl wird verwendet, um vorherzusagen, ob die Strömung laminar oder turbulent ist.

1. Was ist eine laminare Strömung? Sie tritt auf, wenn die viskosen Kräfte dominieren und ist durch eine gleichmäßige, konstante Bewegung des Fluids gekennzeichnet. Die Reynoldszahl für eine laminare Strömung ist normalerweise Re < 2100.

2. Turbulente Strömung definiert das Gegenteil. Sie wird von Trägheitskräften dominiert und ist durch Turbulenzen, Wirbel und andere Strömungsinstabilitäten charakterisiert. Die Reynoldszahl für eine turbulente Strömung ist normalerweise Re > 3000.

Aber was passiert, wenn 2100 < Re < 3000? In diesem Fall beginnt die Strömung von einer laminaren zu einer turbulenten und dann wieder zu einer laminaren Strömung zu wechseln. Das ist die sogenannte intermittierende oder Übergangsströmung. Deshalb ist die Wahl zwischen laminarer und turbulenter Strömung nicht immer einfach und möglich.

Die Formel für die Reynoldszahl hängt von der Viskosität ab. Wir unterscheiden im Allgemeinen zwei Arten von Viskosität:

1. Dynamische Viskosität $\mu$ ist eine Größe, die die Kraft misst, die zur Überwindung der inneren Reibung in einer Flüssigkeit benötigt wird. Die Einheiten der dynamischen Viskosität sind: $\rm Pa/s$, $\rm N/(m² \cdot s)$ oder $\rm kg/(m \cdot s)$.

2. Die kinematische Viskosität $ν$ ist die dynamische Viskosität durch die Dichte geteilt $ν = \mu/\rho$. Die kinematische Viskosität ist also eine Größe, die die dynamische Viskosität einer Flüssigkeit pro Dichteeinheit angibt und in $\rm m²/s$ ausgedrückt wird. Um mehr über Dichte zu erfahren, besuche unseren Dichte Rechner.

Der Reynoldszahl-Rechner verwendet gleichzeitig zwei verschiedene Reynoldszahl-Gleichungen, wie unten dargestellt:

wobei:

• $\rm Re$ — Reynoldszahl;
• $\rho$ — Dichte der Flüssigkeit;
• $u$ — Geschwindigkeit der Flüssigkeit (in Bezug auf das Objekt);
• $L$ — Charakteristische lineare Dimension;
• $\mu$ — Dynamische Viskosität eines Fluids; und
• $\nu$ — Kinematische Viskosität eines Fluids ($\nu = \mu / \rho$).

In diesem Rechner kannst du einen bestimmten Stoff aus den von uns vorbereiteten Beispielen auswählen oder deine eigenen Flüssigkeitsparameter eingeben. Das charakteristische Längenmaß $L$ (oder die charakteristische Länge) in den obigen Formeln ist eine Sache der Konvention. Zum Beispiel, um Folgendes zu beschreiben:

• Eine Kugel – wir können entweder ihren Radius oder ihren Durchmesser verwenden;
• Für ein Flugzeug können wir entweder die Länge oder die Breite der Tragflächen verwenden; und
• Für eine Strömung in einem Rohr können wir entweder den Innenradius oder den Durchmesser verwenden.

Andere Formen haben in der Regel einen bestimmten äquivalenten Durchmesser.

Berechnen wir zum Beispiel die Reynoldszahl für die Wasserströmung in einem Rohr mit dem Durchmesser $L = 2,\!5\ \rm cm$. Die Strömungsgeschwindigkeit von Leitungswasser beträgt etwa $u = 1,\!7\ \rm m/s$. In unserem Reynoldszahl-Rechner kannst du (als Substanz) Wasser mit $\rm 10\ °C$ wählen und du erhältst die Reynoldszahl $\rm Re = 32\hspace{0.5mm}483$. Folglich ist der Wasserfluss turbulent.