<ص>
في ميكانيكا الموائع، رقم رايلي (Ra) هو رقم بلا أبعاد يتعلق بالتدفق المدفوع بالطفو، أي الحمل الحراري الطبيعي. يمكن أن يساعدنا رقم رايلي في تمييز حالة التدفق: يشير النطاق الأدنى إلى التدفق الصفحي؛ ويشير النطاق الأعلى إلى التدفق المضطرب. إذا كان رقم رايلي أقل من قيمة حرجة معينة، فلن يتحرك السائل ويحدث انتقال الحرارة فقط عن طريق التوصيل وليس الحمل الحراري. بالنسبة لمعظم التطبيقات الهندسية، يكون رقم رايلي كبيرًا نسبيًا، وعادةً ما يتراوح بين 10 أس ستة و10 أس ثمانية.
ص>
يتم تعريف رقم رايلي على أنه حاصل ضرب رقم جراشوف (Gr) ورقم براندتل (Pr): Ra = Gr × Pr. ص>
<ص>
يصف رقم غلاشيف العلاقة بين الطفو واللزوجة في السائل، بينما يصف رقم براندتل العلاقة بين انتشار الزخم والانتشار الحراري. ببساطة، رقم رايلي هو مقياس للنسبة بين تأثيرات الطفو واللزوجة إلى تأثيرات الزخم والانتشار الحراري.
ص>
تعريف وأهمية رقم رايلي
<ص>
يستخدم رقم رايلي لوصف سلوك السوائل، خاصة عندما تكون كثافة كتلة السائل غير موحدة بسبب اختلافات درجات الحرارة. بشكل عام، عندما يتم تسخين السائل، فإنه يتمدد ويصبح أقل سمكًا. تدفع الجاذبية الأجزاء الأكثر كثافة إلى الأسفل، وهي ظاهرة تسمى الحمل الحراري. تكمن أهمية رقم رايلي في أنه يحدد حالة السائل بحيث عندما يتجاوز قيمة حرجة، ينتقل انتقال الحرارة بسرعة إلى الحمل الحراري الطبيعي.
ص>
عندما يكون رقم رايلي Ra أقل من القيمة الحرجة، لا يحدث أي تدفق، ويعتمد نقل الحرارة كليًا على التوصيل الحراري؛ وعندما يتجاوز رقم رايلي هذه القيمة، سيتم نقل الحرارة من خلال الحمل الحراري الطبيعي. ص>
نطاق تطبيق رقم رايلي
<ص>
لا تقتصر تطبيقات رقم رايلي على ميكانيكا الموائع، ولكنها تمتد أيضًا إلى العديد من المجالات، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر:
- معالجة السبائك: أثناء عملية تصلب السبائك، يتم استخدام رقم رايلي كمعيار للتنبؤ بعدم الاستقرار الحملي. لي>
- الوسائط المسامية: عندما يتدفق السائل في وسط مسامي، مثل الصخور المسامية المشبعة بالماء، يُسمى رقم رايلي برقم رايلي-دارسي. لي>
- الجيوفيزياء: في وشاح الأرض، يعد حساب رقم رايلي ذا أهمية كبيرة لفهم الطفو وانتقال الحرارة الذي يسببه. لي>
ص>
في الجيوفيزياء، يوضح حساب رقم رايلي وجود وشدة الحمل الحراري الداخلي في السوائل، وهو ما يمكن أن يكشف عن آلية انتقال الحرارة داخل الأرض. ص>
الاستنتاج
<ص>
رقم رايلي ليس مجرد مفهوم رياضي، ولكنه مفتاح لفهم حركة السوائل وانتقال الحرارة في الطبيعة. ويكشف كيف يتفاعل الطفو واللزوجة في السوائل ويؤثران على عملية نقل الحرارة. تتمتع مجموعة آليات التدفق هذه بقيمة عملية مهمة في تكنولوجيا الهندسة وعلوم الأرض وغيرها من المجالات. وعندما نتعمق في هذه الظواهر الطبيعية، هل يمكننا أيضًا أن نفهم كم من الألغاز العلمية مخفية وراء هذا العدد البسيط والتي تستحق أن ننظر فيها؟
ص>