理查逊数Ri计算器

🎯 工具用途
本工具用于计算理查逊数（Ri），它是分层流动、自然对流等领域的核心无量纲数，核心作用包括：
1. 判断流动的主导动力（浮升力/惯性力）；
2. 预测分层流的稳定性（Ri>0.25时流动稳定，Ri<0.25时易发生混合）；
3. 指导环境流体（大气、海洋）的混合过程分析；
4. 验证分层流实验数据的合理性。

📐 适用场景
• 大气科学：大气边界层的分层稳定性分析、山谷风的流动特性预测；
• 海洋工程：海水温盐分层的混合过程计算、海底管道的浮力驱动流动分析；
• 环境工程：湖泊/水库的热分层稳定性评估、污水排放的密度流扩散预测；
• 化工过程：密度不同的流体混合过程控制、精馏塔内的气液分层流动分析；
• 能源系统：地热能开发中的地下流体分层流动、核反应堆的密度驱动流动安全评估。

🔧 使用步骤
1. 选择计算组合：根据需求选择“求理查逊数Ri”或“求速度u”；
2. 输入参数：填写对应的物理量（密度差异、重力加速度等），确保所有值大于0；
3. 执行计算：点击“计算”按钮，系统自动输出结果；
4. 结果分析：根据Ri值判断流动主导动力与稳定性（参考常见问题）。

⚠️ 注意事项
• 单位一致性：所有参数必须使用国际单位制（kg/m³、m/s²、m、m/s），避免单位换算错误；
• 密度差异定义：Δρ是两种流体的密度差（如热水与冷水、盐水与淡水），需取正值；
• 垂直长度选择：需与分层流动的垂直尺度匹配（如湖泊分层取水深，大气分层取边界层高度）；
• 结果合理性：自然环境中Ri的典型范围为0.1~10，若Ri>10说明浮升力极强，流动几乎无混合。

💡 常见问题
问：Ri值的大小对应什么流动状态？
答：Ri < 0.25时，惯性力主导，流动易发生湍流混合；0.25 ≤ Ri < 1时，浮升力与惯性力相当，流动呈过渡态；Ri ≥ 1时，浮升力主导，流动稳定分层。
问：如何调整Ri值改变流动状态？
答：可通过改变流体密度差（如加热/冷却）、调整流速（改变惯性力）、改变垂直尺度（如加深水深）等方式调整Ri值。
问：理查逊数与瑞利数有何区别？
答：理查逊数描述“浮升力与惯性力”的关系，适用于分层流动；瑞利数描述“浮升力与黏性力”的关系，适用于自然对流。
问：分层流的混合有什么工程影响？
答：在湖泊中，分层稳定（Ri大）会导致底层缺氧；在化工混合器中，分层稳定（Ri大）会降低混合效率，需通过搅拌打破分层。