Die Reynolds-Zahl wurde nach dem britischen Physiker Osborne Reynolds, der von 1842 bis 1912 in Großbritannien lebte, benannt. Sie ist eine dimensionslose Kennzahl, was bedeutet, dass sie ein Parameter in einem dimensionslosen, mathematischen Modell von einem physikalischen Zustand oder Prozess ist.

Die Zahl mit einem Koeffizienten stellt das Verhältnis der Kräfte der Trägheit zu den Kräften der Zähigkeit dar. Aus dieser Gleichung ergibt sich, dass das Verhalten von Körpern, die sich geometrisch ähnlich sind und die gleiche Reynolds-Zahl besitzen, bei Turbulenzen gleich ist. Dies hat es der modernen Wissenschaft ermöglicht, Versuche in einem Wind- oder Wasserkanal durchzuführen, die der Realität sehr nahe kommen.

Anwendung der Reynolds-Zahl

Wie schon erwähnt, ist die Reynolds-Zahl ein sehr wichtiger Bestandteil der Ähnlichkeitstheorie. Will man zum Beispiel das Verhalten von einem verkleinerten Modell eines Flugzeugs, oder eines Autos in Windkanal untersuchen, so muss die Reynolds-Zahl beider Objekte, die des Originals und der verkleinerten Nachbildung, identisch sein, damit ein zutreffendes Versuchsergebnis erzielt werden kann. Will man eine gleichen Wert erhalten, so muss bei dem verkleinerten Modell das Verhältnis von der charakteristischen Strömungsgeschwindigkeit des Fluids gegenüber des Körpers zu der charakteristischen kinematischen Viskosität des Fluids um den selben Faktor, um den das Modell verkleinert wurde, erhöht werden.

Die Reynoldszahl ist z.B. wichtig für Strömungstests an Flugzeugen und Flugzeugmodellen.

Die Reynoldszahl ist z.B. wichtig für Strömungstests an Flugzeugen und Flugzeugmodellen.

Um das zu gewährleisten wird in Kyro-Windkanälen oft die Viskosität der Luft durch abkühlen gesenkt. Gleichzeitig erhöht man dadurch die Luftdichte. Da bei diesem Verfahren meistens Flüssiger Stickstoff eingesetzt wird, um den Kanal und das Modell zu kühlen, ist es sehr teuer und man muss darauf achten, dass es bei dem herunterkühlen zu keinen Vereisungen kommt, welche das Versuchsergebnis beinflussen könnten. Oft erhöht man auch die Reynolds-Zahl, indem man den statischen Druck erhöht.

Gerinneströmung

Gerinneströmungen sind die Strömungen in offenen und stehenden Gewässern. Dabei verwendet man als charakteristische Größen den hydraulischen Durchmesser, den Betrag der durchschnittlichen Fließgeschwindigkeit über dem durchflossenen Querschnitt und ebenfalls die Viskosität des fließenden Fluids.

Rührkesselströmung

Die Rührkesselströmung, ist die Art der Strömung, die in Rührkesseln vorkommt. In einem Rührkessel definiert man die Reynolds-Zahl über den Durchmesser des Rührers in Metern, die Drehzahl des Rührers und die Dichte und dynamische Viskosität der Flüssigkeit in dem Rührkessel.

Beurteilung des Turbulenzgrades

Der Turbulenzgrad beschreibt, wie stark die Aussenströmung ist, je geringer der Wert, desto besser ist der Windkanal. Man kann die Reynolds-Zahl auch mit turbulenzbezogenen Größen bilden, um den Turbulenzgrad zu ermitteln. Man verwendet dann als Größen zum Beispiel die Varianz der Geschwindigkeit, das integrale Längenmaß und natürlich die Viskosität des Fluids.