Адкрываем для сябе лік Рейнольдса

Тым, хто далёкі ад фізікі, прысвячаецца. Пачаць гэты тэкст інакш не магу, паколькі лік Рейнольдса асабіста ў мяне не выклікае ніякага водгуку ў той частцы спазнанняў, дзе павінна захоўвацца інфармацыя па фізіцы. Паспрабуем папоўніць гэты прабел.

Для размінкі ўдакладнім, кім быў Осбарн Рейнольдс ў свой час у сваёй сферы. Гэты навуковец быў прадстаўніком англійскай (у некаторых крыніцах - ірландскага) навуковай супольнасці ў галіне фізікі, інжынерыі і гідраўлікі. Народжаны ў 1842 годзе, ужо праз 28 гадоў ён стаў прафесарам на кафедры будаўнічай механікі ў Кембрыджы. Свае даследаванні вёў у дачыненні да паводзін вадкасці ў ламінарным (слаіста) і турбулентным (віхравым) плыні. Менавіта яму належыць вылучэнне лікавага крытэра пераходу аднаго выгляду плыні ў іншае. Менавіта гэтая велічыня вядомая нам як лік Рейнольдса.

Якое значэнне колькасці? Дадзены параметр не з'яўляецца канстантай і ўяўляе сабой пэўны суадносіны сіл інэрцыі і ўнутранага трэння ў патоку вадкасці. У якасці абазначэння гэтага крытэрыю ўжываюць Re. Што тычыцца адзінак вымярэння, то такіх не існуе, паколькі лік Рейнольдса для вады, газаў і любы іншы асяроддзя з'яўляецца велічынёй беспамернай (лік як такое).

Несумнеўнага павагі заслугоўвае упартасць ангельскага навукоўца, якому давялося правесці не адну сотню досведаў, каб выявіць падобнае суадносіны. Яму ўдалося выявіць наступную заканамернасць: пры высокіх паказчыках (звыш 2 - 3 тысяч) паток вады будзе цалкам турбулентным, а пры малых - цалкам ламінарным.

Многія адносяць вынікі такіх вылічэнняў да паказанняў, якія былі атрыманы толькі дасведчаным шляхам, і пры змене або бясконцым паўторы могуць «выпасці» з бягучых рамак. Аднак многія даволі ўдала інтэрпрэтуюць іх з пазіцый законаў Ньютана. Кажучы простай мовай, вадкасць у патоку валодае пэўнай інэрцыяй і схільная захоўваць свой рух з ранейшай хуткасцю.

Значнасць гэтага крытэрыю, паводле дадзеных з розных крыніц, нельга пераацаніць. Менавіта гэтая велічыня і прынцып яе атрымання кажуць нам пра тое, што ўздзеянне асяроддзя (вады, газу ці іншай субстанцыі) не столькі залежыць ад хуткасці, інэрцыі ці трэння, колькі ад іх узаемадзеяння. Менавіта гэта ўзаемадзеянне і знаходзіць сваё адлюстраванне ў суадносінах, якое называюць «колькасць Рейнольдса». Для вады, рух якой адбываецца па вузкіх каналах (або трубах), «пагранічных» паказчыкам пераходу будзе велічыня, якая перавышае паказчык у 12000 - 20000. Пры яго павелічэнні супраціў асяроддзя будзе ўзрастаць. Для вады ў адкрытай прасторы і паветра карціна будзе зваротнай: павелічэнне велічыні ліку Рейнольдса будзе садзейнічаць зніжэнню супраціву.
Сваё ўжыванне дадзены крытэрый атрымаў не толькі ў Гідрамеханіка, але і ў авія- і суднабудаванні. Так, напрыклад, менавіта лік Рейнольдса дазваляе праводзіць дакладныя выпрабаванні новых мадэляў самалётаў, цалкам прайграваючы дзеянне рэальнага паветранага патоку ў паменшанай мадэлі.

PS Саму формулу вылічэння не прыводжу з намерам: калі гэтая тэма цікавіць чытача, даведацца парадак вылічэнні падобнай велічыні не складзе працы.