مقاله درباره عددرینولدز

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 11

/مقدمه

اسبرن رینولدز یک مهندس مکانیک سیالات انگلیسی بود که در ۲۳ اوت ۱۸۴۲ در بلفاست، ایرلند متولد و در ۲۱ فوریه ۱۹۱۲ در واتچت سامرست انگلیس درگذشت. تحصیلاتش را در ددهام شروع نمود ولی پس از پایان تحصیلات متوسطه بلافاصله به دانشگاه نرفت بلکه در سال ۱۸۶۱ به کارآموزی در شرکت مهندسی ادوارد هیس پرداخت وی پس از کسب تجربه در شرکت مهندسی به تحصیل ریاضیات در کمبریج پرداخت و در سال ۱۸۶۷ فارق التحصیل شد.او نیز همانند پدر ش برندهٔ بورس تحصیلی کالج کویین شد و دوباره به همکاری با یک شرکت مهندسی پرداخت و این بار به کسب تجربه در مهندسی عمران نزد جان لاوسن در لندن مشغول شد. در سال ۱۸۶۸ رینولدز اولین استاد مهندسی در کالج اونز منچستر و دومین در انگلستان شد و این سمت را تا سال ۱۹۰۵ که بازنشست شد نگه داشت.اولین کار وی در مورد مغناطیس و الکتریسیته بود ولی چندی بعد به مطالعه در زمینهٔ هیدرولیک و هیدرودینامیک پرداخت او همچنین خواص الکترومغناطیسی خورشید و ستاره‌های دنباله دار و حرکات جزر و مدی در رودخانه‌ها را مورد بررسی قرار داد. پس از سال ۱۸۷۳ رینولدز کارش را متمرکز دینامیک سیالات کرد و این زمانی بود که مقالات وی شهرت جهانی یافت. او به بررسی شرایطی که در آن جریان یک سیال در لوله از آرام به آشفته تبدیل می‌شود پرداخت نتیجهٔ این آزمایش‌ها بدست آمدن عددی بی بعد بود که عدد رینولدز نامگذاری شد وی در سال ۱۸۸۳ مقاله‌ای با عنوان «یک مشاهدهٔ تجربی از شرایطی که تعیین می‌کنند آیا حرکت آب در کانال‌های موازی باید مستقیم باشد یا پیچ و خم دار و قانون مقاومت در کانال‌های موازی» ارائه داد که عدد رینولدز را معرفی می‌کرد. در سال ۱۸۸۶ او نظریه‌ای در مورد روان سازی (روغن کاری) ارائه داد سه سال بعد او یک مدل تئوری مهم را که یک روش استاندارد ریاضی را که برای بررسی آشفتگی بود ارائه داد. مطالات وی در مورد انقباض و انتقال حرارت بین جامدات و سیالات یک تجدید نظر اساسی در مورد دیگ‌های بخار و دستگاه‌های متراکم کنندهٔ بخار را به وجود آورد.سهم رینولدز در مکانیک سیالات در طراحی کشتی ازبین نرفته توانایی ساخت مدل‌های کوچک از یک کشتی و استخراج اطلاعات قابل پیشبینی مفید نسبت به یک کشتی با اندازهٔ واقعی مستقیماً وابسته به تجربیات کاربردی اصول تلاطم رینولدز در مورد تحلیل نیروی اصطکاک و کاربرد نظریات ویلیام فرود است.رینولدز در سال ۱۸۷۷ به عضویت جامعهٔ رویال در آمد و ۱۱ سال بعد در سال ۱۸۸۸ مدال رویال را برنده شد همچنین در سال ۱۸۸۴ یک درجهٔ افتخاری از طرف دانشگاه گلاسگو به وی اعطا شد.

در آغاز قرن بیستم او سلامتی اش را از دست داد و در سال ۱۹۰۵ بازنشست شد او نه تنها از نظر فیزیکی بلکه از نظر ذهنی نیز ضعیف شد طوری که دیدن مردی به باهوشی او در چنین وضعیتی که به سختی شصت سالش می‌شد خیلی غم انگیز بود. یک دهانهٔ آتشفشان در مریخ به افتخار وی نامگذاری شده‌است.

از جمله دستاوردهای رینولدز و یا دستاوردهایی که به افتخار وی نامگذاری شده‌اند به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

عدد رینولدز

نظریه انتقال رینولدز

تنش رینولدز

علی رغم علاقهٔ شدید وی به تحصیلات او یک سخنران خوب نبود، سخنرانی‌های او به سختی قابل دنبال کردن بود و گاهی به موضوعاتی بی ربط منحرف می‌شد لمب که رینولدز را به خوبی می‌شناخت نوشته: شخصیت رینولدز شبیه نوشته‌هایش به شدت فردی بود با وجودی که از حجم بالای کارش آگاه بود ولی در عوض از این که دنیای علم در مورد کارش قضاوت خوبی خواهند کرد راضی بود او علاقه‌ای به تبلیغات نداشت و پاسخش به ادعاهای بی جهت دیگران لبخندی بردبارانه بود و برای شاگردانش در فرصت برای کارهای با ارزشی که سر راهشان قرار می‌داد و در شراکت و همکاری با آنان بخشنده‌ترین بود.

آزمایش رینولدز

بطور کلی دو نوع جریان لزج مجزا از یکدیگر و بعنوان پدیده طبیعی مورد قبول است . ملاحظه می‌شود دودی که از یک سیگار روشن بلند می‌گردد بطور یکنواخت و آرام در مسافت کوتاهی از سیگار جریان می‌یابد و ناگهان به لایه‌های غیر منظم و غیر پایدار تبدیل می‌شود. همین رفتار را می‌توان در جریان آب که به آهستگی از شیری عبور می‌کند مشاهده کرد. نوع منظم جریان زمانی رخ می‌دهد که لایه‌های سیال مجاور بطور آرام بر روی

یکدیگرمی‌لغزند و مخلوط شدن لایه‌های سیال فقط در یک مقیاس ملکولی اتفاق می‌افتد. برای این چنین جریانی بود که رابطه لزجت نیوتنی بدست آمد و لذا برای اینکه لزجت را اندازه گیری نمائیم می‌بایست جریان آرام باشد. دومین نوع جریان که در آن ذرات سیال بین لایه‌ها انتقال یافته و یک طبیعت متغییر به سیال می‌دهند جریان مغشوش نامیده می شود. اگر چه وجود جریان آرام و مغشوش خیلی زود تشخیص داده شد اما اولین بار توسط رینولدز در 1883 از نظر کیفی توصیف گردید. آب می‌تواند از درون لوله‌ای عبور کند. دبی آب توسط یک شیر کنترل می‌شود. یک ماده رنگی که دارای جرم مخصوص یکسان با اب است به داخل لوله بطور تصاعدی جریان می‌یابد. هنگامیکه دبی کم است لایه‌های رنگ بطور منظم و در یک خط مطابق شکل جریان دارند. در دبی‌های زیاد به علت حرکت غیر منظم سیال، رنگها در تمام سطح مقطع لوله پراکنده می‌گردند. اختلافی که در خطوط رنگ ایندو جریان دیده می‌شود در حالت اول مربوط به طبیعت منظم جریان ارام و در خالت دوم مربوط به خصوصیت متغییر جریان مغشوش است. تبدیل جریان آرام به مغشوش در لوله‌ها تابعی از سرعت سیال می‌باشند. عملاً رینولدز دریافت که سرعت سیال تنها یکی از متغییرهای مشخص کننده طبیعت جریان در لوله است و دیگر عوامل عبارتند از: قطر لوله، جرم مخوص و لزجت سیال. چهار متغییر فوق ترکیب شده و پارامتر بدون بعد رینولدز را بوجود می‌اورند.که به افتخار و به پاس خدماتی که رینولدز (Osborne Reynolds). به مکانیک سیالات نموده است به اسم او نام گذاری شده و به Re نمایش داده می‌شود. زمایش نشان داده است که برای جریان در لوله‌های با سطح مقطع دایره ای هنگامیکه عدد رینولدز از 2300 کوچکتر است جریان ارام می‌باشد. و در رینولدز بالاتر از این مقدار هم جریان ممکن است آرام باشد آ. در حقیقت جریان آرام تا رینولدز 40000 نیز در بعضی آزمایشات که اغتشاشات کوچک، سبب انتقال بطرف جریان مغشوش خواهد شد، در حالیکه در کمتر از این مقدار اغتشاشات از بین می‌روند و جریان آرام حاکم بر جریان خواهد بود. بدین ترتیب عدد بحرانی رینولدز برای جریان در لوله‌ها 2300 می باشد.

نیروی درگ Drag

آزمایش رینولدز بطور وضوح دو نوع جریان مختلف ارام و مغشوش را نشان می‌دهد. بررسی نیروی درگ روش دیگری برای نمایش این نوع جریان و بستگی آن به عدد رینولدز است

یک مثال خاص آن نمایش جریان خارجی (جریان اطراف یک جسم بطوریکه مخالف جریان بداخل یک مجرا است) می‌باشد