Dokumentierte dimensionslose Koordinate
Kontrolliertes Reynolds-Zahl-Arbeitsblatt
Berechnen Sie die Reynolds-Zahl aus kompatiblen Geschwindigkeit, charakteristischer Länge und Viskosität. Eine konventionelle Koordinate für geraden runden Rohre wird von der allgemeinen Berechnung getrennt und wird niemals als garantierte Strömungszustandsaussage präsentiert.
Reynolds-Zahl-Datensatz
Allgemeine Reynolds-Zahl
ν = μ / ρ
V ist die kompatible mittlere oder Referenzgeschwindigkeit in m/s; L ist die relevante charakteristische Länge in m; ρ ist die Massendichte in kg/m³; μ ist die molekulare dynamische Viskosität in Pa·s; und ν ist die kinematische Viskosität in m²/s. Re ist dimensionslos. Dimensionsprüfung: (m/s)(m)/(m²/s)=1 und (kg/m³)(m/s)(m)/(kg/(m·s))=1.
Rohrströmungsrouten mit vollständigem runden Querschnitt
V̄ = Q/A = 4Q/(πD²)
ReD = V̄D/ν = 4Q/(πDν)
Für diese Route ist Q der tatsächliche Volumenstrom im evaluierten Zustand, D ist der innere Durchmesser des runden Rohrs, und V̄ ist die mittlere Geschwindigkeit. Der Standard-/Normalgasvolumenstrom kann ohne Umwandlung in kompatible tatsächliche Bedingungen nicht substituiert werden. Ein nicht-runder Rohrquerschnitt benötigt die durch die relevante Methode definierte charakteristische oder hydraulische Durchmessers; dieses Arbeitsblatt erfindet keinen.
Anwendbarkeit
Die grundlegende Beziehung wird für einphasige newtonsche Kontinuumsströmungen mit kompatiblen Eigenschaften verwendet. Nicht-newtonsche Flüssigkeiten können eine verallgemeinerte Reynolds-Zahl und ein scheinbare-Viskosität-Modell erfordern. Kompressible Strömungen können den Zustand und die Re entlang eines Kanals ändern. Mehrphasige, verdünnte, pulsierende, gekrümmte, rotierende oder stark entwickelnde Strömungen erfordern die relevante Definition und Bewertungsstelle.
| Arbeitsblatt-Koordinate | Erlaubte Interpretation | Nicht durch dieses Ergebnis festgelegt |
|---|---|---|
| Re < 2.300 | Unterhalb einer häufig verwendeten Schwelle für gerade runde Rohre. | Garantierte laminare Strömungszustand bei jedem Einlass, Länge, Störung, Pulsation oder Geometrie. |
| 2,300 ≤ Re ≤ 4,000 | Innerhalb einer konventionellen Übergangs-Screening-Band; verwenden Sie die anwendbare Korrelation/Test. | Eine stabile universelle „Übergangszone“ mit festen Endpunkten. |
| Re > 4.000 | Über einem häufig verwendeten Screening-Grenzwert für geraden runden Rohre. | Voll ausgebildete Turbulenz, rauheitsunabhängige Reibung, Mischung, Wärmeübertragung oder sichere Konstruktion. |
Historische und moderne Experimente zeigen, warum die Formulierung wichtig ist. Eine Studie des Bureau of Standards berechnete einen Wert von etwa Re=2010 für den Beginn in Reynoldss langröhren-Daten, nannte 2000 explizit als Näherungswert und zeigte, dass er nicht auf kurze Rohre anwendbar ist. Moderne peer-reviewed Rohrströmungsarbeiten finden heraus, dass der natürliche Übergangspunkt von endlichen Störungen und experimentellen Ungenauigkeiten abhängt. Das Arbeitsblatt berichtet daher Koordinaten, nicht eine binäre physikalische Diagnose.
| Menge | Verwendete Umrechnung |
|---|---|
| Länge | 1 ft = 0.3048 m genau; 1 in = 0.0254 m genau |
| Geschwindigkeit | 1 ft/s = 0.3048 m/s genau; 1 mile/h = 0.44704 m/s genau |
| Volumenstrom | 1 m³/h = 1/3600 m³/s; 1 L/min = 1/60000 m³/s; 1 U.S. gal = 0.003785411784 m³ genau |
| Viskosität | 1 cSt = 1 mm²/s = 10⁻⁶ m²/s; 1 cP = 1 mPa·s = 10⁻³ Pa·s |
| Massendichte | 1 lb/ft³ = 0.45359237/0.3048³ = 16.01846337396014 kg/m³ |
Öffentliche Gleichungsquellen
Die offizielle Herleitung von NASA Glenn gibt Re=ρVL/μ, ν=μ/ρ und Re=VL/ν an und identifiziert Re als dimensionslos. Eine technische Studie des NIST/NBS über Rohrkorrosion verwendet ebenfalls Rohrdurchmesser und durchschnittliche Geschwindigkeit in Re=ρVD/μ und vermerkt, dass Viskosität und Dichte von der Wasser temperatur abhängen. Reynolds-Zahl derivation gives Re=ρVL/μ, ν=μ/ρ and Re=VL/ν and identifies Re as dimensionless. A NIST/NBS technical study of pipe corrosion likewise uses pipe diameter and average velocity in Re=ρVD/μ and notes that viscosity and density depend on water temperature.
Veröffentlichte numerische Überprüfung
Die offizielle NASA Fußballbeispiel veröffentlicht ρ=2.37×10⁻³ slug/ft³, V=40 mile/h, Durchmesser 0.75 ft und μ=3.61×10⁻⁷ slug/(ft·s), meldet Re≈3.0×10⁵. Die genaue Arithmetik aus diesen gerundeten Eingaben ergibt 288,864.2659, was auf den veröffentlichten Wert mit einer signifikanten Stelle gerundet wird. Es validiert nur die allgemeine charakteristische Längengleichung; es wird absichtlich kein Screening-Label für runde Rohre zugewiesen.
Übergangsbelege
Das öffentliche NIST/NBS-Papier Bestimmung der absoluten Viskosität durch Kurzrohr-Viskosimeter, Technischer Bericht 100 zeichnet die ungefähre/geometrieabhängige Begrenzung eines kritischen Werts nach. Avila et al., Der Beginn der Turbulenz in Rohrströmungen, Science 333 (2011), zeigten experimentell die subkritische, störungs- und lebensdauerabhängige Natur anhaltender Rohrturbulenz. Diese Quellen rechtfertigen keinen universellen binären Schwellenwert für jede Strömung.
Geltungsgrenzen der Normen
ISO 80000-11:2019, Ausgabe 2, Größen und Einheiten—Teil 11: Charakteristische Zahlen, ist veröffentlicht, bestätigt 2025 und hat die veröffentlichte Änderung 1:2025. Der genaue lizenzierte Eintrag wird nicht reproduziert oder als Quelle dieser Implementierung beansprucht: NEEDS_LICENSED_SOURCE für die Konsistenz auf Klausesebene.
ISO 3448:1992, Ausgabe 2, Industrielle Flüssigkeitslubrikanten—ISO-Viskositätsklassifikation, ist veröffentlicht und bestätigt 2023; Technische Korrigendum 1:1993 ist ebenfalls veröffentlicht. Seine Klassifizierungstabelle wird nicht kopiert und kein VG-Nummer wird für die gemessene Viskosität substituiert.
NIST SP 811 Kapitel 8.8 gibt Pa·s und m²/s als SI-Einheiten für dynamische und kinematische Viskosität an und liefert die Stok/Poise-Beziehungen, die für explizite Umrechnungen verwendet werden.
| Frühere Ausgabe oder Behauptung | Bestätigtes Problem und Korrektur |
|---|---|
| Laminar unter 2,300; Übergang 2,300–4,000; turbulenter über 4,000 als definitiver Zustand | Dies sind konventionelle Screening-Koordinaten für gerade Rundrohre, keine universelle Physik. Geometrie, charakteristische Länge und Störungen fehlten. Die Ausgabe screent jetzt nur einen bestätigten Rohrkontext und gibt keinen garantierten Zustand aus. |
| Einlauflänge 0.06ReD oder 4.4Re1/6D für jedes Ergebnis | Empirische Einlaufkorrelationen benötigen einen definierten Einlass, ein Regime und ein Kriterium für „vollständig entwickelt“. Der alte Code wendete den turbulenten Ausdruck während der gesamten Übergangsphase an. Die Ausgabe wurde entfernt, bis eine separat kontrollierte Methode vorliegt. |
| ISO VG 32/46/68-Werte als exakte cSt-Voreinstellungen behandelt | Eine ISO-Klasse ist eine Klassifizierung, nicht die exakte Viskosität eines beliebigen Produkts im tatsächlichen Zustand. Alle Voreinstellungen und die Eigenschaftstabelle ohne Quellenangabe wurden entfernt. |
| Die Ölviskosität fällt um 50% pro 20°C; der hydraulische Ölfluss ist fast immer laminar | Beide waren unbegründete Universalisierungen. Das Verhalten von Viskosität und Temperatur ist produktspezifisch, und das Re für hydraulischen Fluss hängt von Geschwindigkeit, Durchmesser und Viskosität ab. Diese Behauptungen wurden entfernt. |
| Kritische Geschwindigkeit bei genau Re=2.300 | Dies gab einer konventionellen Koordinate eine falsche Präzision und implizierte einen universellen Übergang. Es wurde entfernt. |
| Gerundete gpm/ft-Umrechnungen, Standardeinstellungen, automatische Berechnung, teilweise Analyse und persistenter URL/Lokalzustand | Der Ersatz verwendet exakt definierte Konstanten, startet leer, erfordert Herkunft und Bestätigung, analysiert strikt vollständige Zahlen, berechnet nur bei Absenden und schreibt die Ergebnisse mit textContent. |
