Reynoldsin luku (Re) on mitaton luku, joka liittyy nesteen mekaniikkaan. Se on yksi tärkeimmistä ominaisuuksista, joita käytetään yhteenvetoon nesteeseen vaikuttavista voimista, ja sen arvon perusteella määritetään nesteen turbulenssi tai turbulenssin puute. Nimitys on nimetty Osborne Reynoldsin mukaan, joka teki monia uraauurtavia tutkimuksia nestemekaniikasta 19 -luvun lopulla ja 20 -luvun alussa. Määrän vaihtelut on esitetty Moody Chartin X-akselilla, joka on yksi nestemekaniikan hyödyllisimmistä kaavioista.
Tarkemmin sanottuna Reynoldsin luku määritellään turbulenssiin vaikuttavien hitausvoimien ja viskoosien voimien suhteena, joka vaikuttaa turbulenssiin nesteen sisällä. Toisin sanoen luku kuvaa kuinka todennäköinen virtaus on laminaarinen tai turbulentti tietyille fyysisille olosuhteille. Laminaarinen tai tasainen virtaus osoittaa, että kaikki nesteen virtauksessa liikkuu samaan suuntaan ja nämä sisäiset virtaukset eivät vaikuta toisiinsa. Turbulentti virtaus puolestaan osoittaa, että häiriöitä tai pyörteitä syntyy päävirtaan.
Yleisin esimerkki laminaarisesta ja turbulenttisesta virtauksesta löytyy pesualtaalta. Kun vesi käynnistetään ensimmäisen kerran eikä se virtaa kovin nopeasti, se on kirkasta. Suurin osa veden sisäisistä virtauksista ei ole vuorovaikutuksessa keskenään ja liikkuu samaan suuntaan; tämä on laminaarivirtaus ja osoittaa alhaista Reynoldsin lukua. Veden määrän ja nopeuden kasvaessa se muuttuu valkoiseksi. Sisäiset virtaukset alkavat törmätä toisiinsa myrskyisässä virtauksessa ja tuovat ilmaa vesivirtaan.
Toinen esimerkki konseptista on kuvitella esine liikkuvan nesteen läpi. Mitä nopeammin esine liikkuu, sitä tiheämpi neste ja mitä kauemmin esine liikkuu, sitä todennäköisemmin nestevirtaus on turbulenttia. Mitä viskoosimpi tai tahmeampi neste on, sitä suurempi mahdollisuus, että nesteen paksuus vaikuttaa myrskyisään virtaukseen.
Matemaattisesti Reynoldsin luku määritellään seuraavasti:
Re = ρ*V*L/µ
Missä Re = Reynoldsin lukuρ = nesteen tiheys (yleensä lb/ft3 tai 3) V = nopeus (yleensä ft/s tai m/s) L = matkan pituus (yleensä ft tai m)
Putkessa tai kanavassa L = hydraulinen säde (yleensä ft tai m) µ = nesteen dynaaminen viskositeetti (yleensä lb/(ft*s) tai kg/(m*s) tai Pa*s)
Yhtälöstä voidaan nähdä, että Reynoldsin luku on suoraan verrannollinen pituuteen. Se vaihtelee myös suhteessa pituuteen ja nesteen tiheyteen. Numerot ρ, V ja L vaikuttavat kaikki hitausvoimiin, kun taas µ vaikuttaa vain viskoosiin voimiin.
Jos Re on 2,300 tai vähemmän, nesteen virtausta pidetään laminaarisena. Turbulentti virtaus saavutetaan, kun Re on yli 4,000. Näiden kahden määrän väliset Reynoldsin luvun arvot osoittavat siirtymävirtoja, joilla voi olla molempien virtaustyyppien ominaisuuksia.
Reynoldsin numeroa käytetään monissa erilaisissa nestemekaniikan sovelluksissa. Se on välttämätön osa kitkakerroinlaskelmia joissakin yhtälöissä nestemekaniikassa, kuten Darcy -Weisbachin yhtälössä. Toinen yleinen numeron käyttö on veden läpi uivien organismien mallintaminen, ja tämä sovellus on tehty suurimmista eläimistä – kuten sinivalasta – hyvin pieniin eläimiin, mukaan lukien mikro -organismit. Sillä on jopa sovelluksia ilmavirran mallintamiseen esineiden, kuten lentokoneen siipien, ympärillä.