Qual è il numero di Reynolds?

Il numero di Reynolds (RE) è un numero senza dimensioni relativo alla meccanica del fluido. È tra gli attributi più importanti usati per riassumere le forze che agiscono su un fluido e, in base al suo valore, viene determinata la turbolenza o la mancanza di turbolenza di un fluido. La designazione prende il nome da Osborne Reynolds, che ha fatto molti studi pionieristici in meccanica dei fluidi tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo. Le variazioni della quantità sono stabilite sull'asse X del grafico Moody, uno dei grafici più utili nella meccanica fluida.

Più specificamente, il numero di Reynolds è definito come il rapporto tra forze inerziali, che contribuiscono alla turbolenza, alle forze vischiose, che agiscono contro la turbolenza, all'interno di un fluido. Detto in altro modo, il numero descrive la probabilità che il flusso sia laminare o turbolento per un determinato insieme di condizioni fisiche. Il flusso laminare o liscio indica che tutto nel flusso di un fluido si muove nella stessa direzione e questi flussi interni non si influenzano reciproci.Il flusso turbolento, d'altra parte, indica che le interruzioni o i vortici sono creati all'interno del flusso principale.

L'esempio più comune di flusso laminare e turbolento può essere trovato in un lavandino. Quando l'acqua viene accesa per la prima volta e non scorre molto velocemente, è chiaro. La maggior parte dei flussi interni dell'acqua non interagiscono tra loro e si muovono nella stessa direzione; Questo è flusso laminare e indica un numero di Reynolds basso. All'aumentare della quantità e della velocità dell'acqua, diventa bianca. I flussi interni iniziano a scontrarsi tra loro in un flusso turbolento, introducendo aria nel flusso d'acqua.

Un altro esempio del concetto è immaginare un oggetto che si muove attraverso un fluido. Più veloce si muove l'oggetto, più denso è il liquido e più tempo si muove l'oggetto, più è probabile che il flusso del fluido sia turbolento. Più un fluido è viscoso o appiccicoso è, maggiore è la possibilità che il fluido è spessoNess agirà contro un flusso turbolento.

matematicamente, il numero di Reynolds è definito come:

re = ρ * v * l / µ
Dove re = reynolds numero
; v = velocità (di solito ft/s o m/s)
l = lunghezza del viaggio (di solito ft o m)
In un tubo o un canale, l = raggio idraulico (di solito ft o m)
µ = viscosità fluidodinamica (di solito lb/(ft*s) o kg/(m*s) o pa*s)

Dall'equazione, si può vedere che il numero di Reynolds è in proporzione diretta alla lunghezza. Varia anche proporzionalmente alla lunghezza e alla densità del fluido. I numeri ρ , v e l contribuiscono tutti alle forze inerziali, mentre µ contribuisce solo alle forze viscose.

Per RE di 2.300 o meno, il flusso di fluido è considerato laminare. Si ottiene il flusso turbolento, d'altra parte,n re è maggiore di 4.000. I valori per il numero di Reynolds tra queste due quantità indicano flussi di transizione, che possono mostrare caratteristiche di entrambi i tipi di flusso.

Il numero di Reynolds viene utilizzato in molte diverse applicazioni della meccanica dei fluidi. È una parte necessaria dei calcoli del fattore di attrito in alcune equazioni nella meccanica dei fluidi, come l'equazione di Darcy -Weisbach. Un altro uso comune del numero arriva nella modellazione di organismi che nuotano attraverso l'acqua e questa applicazione è stata fatta dai più grandi animali - come la balena blu - a animali molto piccoli, compresi i microrganismi. Ha anche applicazioni nella modellazione del flusso d'aria attorno agli oggetti, come le ali di un aereo.