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Dimensional Analysis, Similitude, and Modeling

Reynolds Number from Buckingham Pi

Description

The Buckingham Pi theorem turns fluid flow variables into dimensionless terms. In a pipe flow example, the key variables are the pipe diameter, fluid velocity, density, and viscosity. These variables can be combined into one dimensionless group, the Reynolds number, which captures their relationship.

Transcript

考虑流体在管道中的流动,其中关键变量包括管道直径 D、流体流速 V、密度 ρ 和黏度 μ。

利用白金汉π定理分析该系统时,这些变量可以组合成无量纲的乘积,例如表征流动行为的雷诺数。

在此情况下,首先确定所涉及的变量数量以及基本量纲(质量 M、长度 L 和时间 T),然后应用白金汉 π 定理。

根据白金汉π定理,具有四个变量和三个基本量纲(M、L、T)的系统可得到一个无量纲的π项,即雷诺数。

此处,雷诺数是一个无量纲的乘积,用于描述流体中惯性力与黏性力之间的关系,有助于将流动状态划分为层流或湍流。

白金汉π定理通过将变量表示为无量纲项来重新表述系统,从而更便于在不同条件下对流动进行推广和分析。