科學世界充滿了數字。有不同的引數用於定義特定的流程或實體，這使資訊流變得非常簡單。 普遍接受的規範和單位在人類的進步中起著至關重要的作用。 在世界各地不同實驗室工作的不同科學家團隊，可以有效地共享他們的研究成果，因為科學術語在世界各地都具有相同的含義。

圖注：O·雷諾

雷諾數是在科學領域中廣泛使用的一種這樣的引數。雷諾數的概念由喬治·斯托克斯（George Stokes）於1851年首次提出，並以O·雷諾（O.Reynolds）的名字命名，後者在19世紀後期得以推廣。 那麼，這個特殊的雷諾數是什麼？它意味著什麼？

什麼是雷諾數？

每當物體在任何型別的環境中移動時，它都會改變周圍環境的狀況，並因此而承受由於這種改變而產生的力。 例如考慮一個游泳者在水流中移動； 當他在水中穿行時，他將水分子從其位置移開，然後水分子試圖透過對游泳者的運動施加力（或阻力）來重新獲得其初始位置。當此類物體流過任何此類流體時，將透過稱為雷諾數的無量綱量來預測其流動阻力，進而預測其流動方式。 該概念適用於除真空之外的任何物體在任何環境中的移動，真空本身沒有分子。感測器中的雷諾數用於預測流體的空氣動力學和流動模式。

圖注：水分子試圖透過對游泳者的運動施加力（或阻力）來重新獲得其初始位置更科學地瞭解雷諾數（它意味著什麼）

慣性力

雷諾數的科學定義指出，它是運動物體上的慣性力與粘性或摩擦力之間的比率。 讓我們嘗試瞭解這些力量的作用。 當您以一定的速度奔跑並嘗試停止時，身體需要保持一定的力量，因為它希望繼續奔跑。同樣，處於靜止狀態的身體首先需要推動或某種形式的力量才能開始跑步，因為它想要繼續處於靜止狀態。人體避免變化並繼續保持其靜止或運動狀態的這種趨勢稱為慣性。 慣性性質是牛頓提出的，它是物理學中最基本和普遍適用的物理定律之一。

圖注：在行駛的車上因慣性力容易摔倒。

粘性力

與慣性相比，粘度或粘性力是一個相對較新的概念。它是在1829年由法國物理學家讓·路易·瑪麗·波塞伊耶（Jean-Louis-Marie Poiseuille）在研究人體血液迴圈時發現的。它測量流體對變形產生的阻力。當流體運動時，其不同層之間存在摩擦，試圖阻止流體的自由運動。該摩擦力是根據粘度來量化的，對於液體，通常被稱為“粘度”。當流體運動時，要使其保持運動的慣性力與試圖阻止其運動的粘性力之間就存在著持續的鬥爭。雷諾數只是表明誰在打架中獲勝的指標。

圖注：不同流體的粘度

如果粘性力佔主導，則我們有一種稱為層流的流動。 如果慣性力起主導作用，則流體將變成湍流。雷諾數表明這兩種運動中的哪一種將佔優勢。

層流

層流或平滑流動描述了理想的流動型別，其中流體以無限小的平行層運動，而在這兩層之間沒有中斷。流體以規則的路徑平穩地傳播，您可以在任何時間點預測特定粒子的位置。這種流動中的流體層被認為彼此滑動，並且粘性力沒有發揮作用。考慮例如粘性流體平滑地流過管子或管道。 由於其粘度，流體在與表面接觸的邊緣處的速度為零，而其速度朝著管子橫截面的中心增加。 這是層流的完美例子。

圖注：機翼上空的氣流是層流的絕佳例子

層流的日常示例包括飛機機翼上方的氣流。雷諾數和層流之間的關係取決於流體在其上流動的表面上存在的系統的型別。對於管道中的流量，層流通常發生在1800雷諾數以下。對於平板上的流量，該數字升至50萬。

湍流

湍流與層流相反。它涉及流體中的不規則波動和混合，這使其路徑不可預測。這種排放的特徵是流體速度和壓力發生了前所未有的混亂變化。流體顆粒具有過量的動能，這有助於克服表面的粘度。以一個水壩為例：當它的閘門突然開啟時，水以隨機的順序湧出，佔據了它可以佔據的任何空間。這是湍流的一個例子。從這種意義上說，即使潮流看起來平緩，河流和風的流動通常也是湍流的。

圖注：大壩放水-湍流

湍流的雷諾數也取決於當前情況下的系統型別。 對於管道中的流動，通常在雷諾數大於2100時發生湍流。在這種情況下，1800-2100的範圍稱為過渡區域，這是一個非常複雜的現象。 對於平板上的流動，50萬是臨界雷諾數，所有超過該數字的流動本質上都是湍流。

雷若數是一個很專業的表徵流體流動情況的無量綱數，意為著流體流動時會有阻力、會造成壓力損失。

雷若數的物理含義是：流體慣性力與粘性力比值的量度。雷諾數較小時，粘滯力對流場的影響大於慣性力，流場中流速的擾動會因粘滯力而衰減，流體流動穩定，為層流；反之，若雷諾數較大時，慣性力對流場的影響大於粘滯力，流體流動較不穩定，流速的微小變化容易發展、增強，形成紊亂、不規則的紊流流場。

雷諾數（Reynolds number）以Re表示，可以透過計算獲得，其計算公式為Re=ρvd/η。

其中：v——流體的流速，單位m/s

ρ——流體的密度，單位kg/m³

η——流體的粘性係數，又分為運動粘度，單位㎡/s；和動力粘度，單位Pa.s。計算時是用運動粘度還是用動力粘度，視用途或介質狀態而定，一般在某方面進行流體計算時所引用的公式都會指定用哪一個引數。

d——特徵長度，與承載或限制流體的結構有關。例如，如果流體流過圓形管道時，則d為管道直徑；如果流體流過窄間隙不規則截面時，則d為間隙的平均寬度；如果流體流過換熱管外側（殼程）時，則d為換熱管的當量直徑。等等。

利用雷諾數可區分流體的流動狀態：層流或湍流，

也可用雷若數來確定物體在流體中流動所受到的阻力的計算公式。例如，當Re比“1”小得多時，其阻力計算公式f=6πrηv（斯托克斯公式）；當Re比“1”大得多時，其阻力計算公式f′=0.2πr2v2，與粘度η無關。

雷若數的用途很廣，如化工流體工藝設計、長距離流體輸送管道設計、換熱器設計、攪拌器設計、發動機設計、汽車特別是賽車的外形設計、飛機外形設計、高鐵列車外形設計、船舶吃水線以下的外形設計，等等都要用到雷若數。