Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7870-11:2020 (hoàn toàn tương đương với ISO 80000-11:2019) về Đại lượng và đơn vị - Phần 11: Số đặc trưng được Bộ Khoa học và Công nghệ công bố năm 2020. Tiêu chuẩn này quy định chi tiết về tên gọi, ký hiệu, định nghĩa và các công thức tính toán của các số đặc trưng (hay còn gọi là các thông số không thứ nguyên) được sử dụng phổ biến trong việc mô tả các hiện tượng truyền, cơ học chất lưu, truyền nhiệt, truyền chất và các quá trình vật lý liên quan.

Phạm vi và đối tượng áp dụng

TCVN 7870-11:2020 áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực nghiên cứu khoa học, đào tạo chuyên ngành, thiết kế kỹ thuật và đo lường thực tiễn. Đối tượng áp dụng trực tiếp bao gồm các viện nghiên cứu, trường đại học, các kỹ sư, chuyên gia đo lường và các tổ chức hoạt động trong các ngành công nghiệp hóa chất, cơ học chất lưu, nhiệt động lực học và công nghệ môi trường.

Nội dung cốt lõi của tiêu chuẩn

Tiêu chuẩn chuẩn hóa toàn bộ hệ thống các số đặc trưng vật lý thông qua các nhóm nội dung trọng tâm sau:

1. Nguyên tắc chung về định nghĩa và ký hiệu số đặc trưng

• Số đặc trưng được định nghĩa là các đại lượng không thứ nguyên (thứ nguyên bằng 1), được thiết lập từ tổ hợp các đại lượng vật lý có thứ nguyên nhằm đơn giản hóa việc phân tích các hiện tượng vật lý phức tạp.
• Ký hiệu của các số đặc trưng bắt buộc phải gồm hai chữ cái Latinh, trong đó chữ cái đầu viết hoa và chữ cái sau viết thường (ví dụ: Re, Pr, Nu).
• Để phân biệt rõ ràng với tích của hai đại lượng độc lập, ký hiệu của các số đặc trưng phải được in bằng kiểu chữ đứng (roman), khác với các đại lượng vật lý thông thường vốn được in bằng kiểu chữ nghiêng (italic).
• Khi cần biểu thị số đặc trưng trong các điều kiện biên hoặc đặc tính hình học cụ thể, các chỉ số phụ có thể được thêm vào phía sau ký hiệu (ví dụ: Re_d cho số Reynolds tính theo đường kính ống).

2. Các số đặc trưng trong cơ học chất lưu

• Số Reynolds (Re): Xác định bằng tỷ số giữa lực quán tính và lực cản nhớt. Đây là thông số quyết định để dự đoán trạng thái dòng chảy là chảy tầng (laminar) hay chảy rối (turbulent).
• Số Euler (Eu): Biểu thị tỷ số giữa lực áp suất và lực quán tính, được sử dụng rộng rãi trong việc tính toán tổn thất áp suất dòng chảy.
• Số Froude (Fr): Xác định bằng tỷ số giữa lực quán tính và lực trọng trường, đóng vai trò cốt lõi trong cơ học sông ngòi, thiết kế công trình thủy lợi và tàu thủy.
• Số Mach (Ma): Tỷ số giữa vận tốc dòng chảy (hoặc vận tốc vật thể) và vận tốc âm thanh trong cùng môi trường, dùng để phân loại các chế độ dòng chảy từ dưới âm, cận âm đến siêu âm.
• Số Weber (We): Tỷ số giữa lực quán tính và lực căng bề mặt, thường áp dụng trong nghiên cứu sự hình thành giọt, bọt khí và dòng chảy đa pha.

3. Các số đặc trưng trong hiện tượng truyền nhiệt

• Số Prandtl (Pr): Tỷ số giữa độ khuếch tán động lượng (độ nhớt động học) và độ khuếch tán nhiệt, phản ánh tính chất vật lý thuần túy của chất lưu.
• Số Nusselt (Nu): Tỷ số giữa cường độ truyền nhiệt đối lưu và cường độ dẫn nhiệt qua một lớp chất lưu đứng yên, là thông số chính để xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu.
• Số Grashof (Gr): Tỷ số giữa lực nổi (gây ra bởi sự chênh lệch mật độ do nhiệt độ) và lực nhớt, quyết định cường độ của quá trình đối lưu tự nhiên.
• Số Fourier (Fo): Số không thứ nguyên đặc trưng cho thời gian vật lý trong các bài toán truyền nhiệt không ổn định (biến thiên theo thời gian).
• Số Peclet (Pe): Tỷ số giữa lượng nhiệt vận chuyển bằng đối lưu và lượng nhiệt vận chuyển bằng dẫn nhiệt.

4. Các số đặc trưng trong hiện tượng truyền chất

• Số Schmidt (Sc): Tỷ số giữa độ khuếch tán động lượng và độ khuếch tán khối lượng (khuếch tán phân tử), đặc trưng cho động học của chất lưu trong quá trình truyền chất.
• Số Sherwood (Sh): Tỷ số giữa truyền chất đối lưu và truyền chất khuếch tán, có vai trò tương đương số Nusselt trong truyền nhiệt.
• Số Lewis (Le): Tỷ số giữa độ khuếch tán nhiệt và độ khuếch tán khối lượng, dùng để phân tích các quá trình truyền nhiệt và truyền chất đồng thời.

Hiệu lực thi hành

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7870-11:2020 có hiệu lực kể từ ngày ban hành. Tiêu chuẩn này đóng vai trò là công cụ kỹ thuật chuẩn hóa quốc gia, giúp đồng bộ hóa các thuật ngữ, ký hiệu đo lường của Việt Nam hoàn toàn tương thích với hệ thống tiêu chuẩn đo lường quốc tế ISO.