¿Qué es el flujo laminar? Flujo viscoso: definición

Flujo laminar

En la dinámica de fluidos, el flujo laminar se caracteriza por trayectorias suaves o regulares de partículas del fluido, en contraste con el flujo turbulento, que se caracteriza por el movimiento irregular de las partículas del fluido. El fluido fluye en capas paralelas (con una mezcla lateral mínima), sin interrupción entre las capas. Por lo tanto, el flujo laminar también se conoce como flujo aerodinámico o flujo viscoso .

El término flujo de línea de corriente es descriptivo del flujo porque, en el flujo laminar, las capas de agua que fluyen unas sobre otras a diferentes velocidades sin prácticamente mezclarse entre capas, las partículas de fluido se mueven en rutas o líneas de corriente definidas y observables.

Cuando un fluido fluye a través de un canal cerrado como una tubería o entre dos placas planas, puede ocurrir cualquiera de los dos tipos de flujo (flujo laminar o flujo turbulento) dependiendo de la velocidad , la viscosidad del fluido y el tamaño de la tubería . El flujo laminar tiende a ocurrir a velocidades más bajas y alta viscosidad . Por otro lado, el flujo turbulento tiende a ocurrir a velocidades más altas y baja viscosidad.

Dado que el flujo laminar es común solo en los casos en que el canal de flujo es relativamente pequeño, el fluido se mueve lentamente y su viscosidad es relativamente alta, el flujo laminar no es común en los procesos industriales. La mayoría de los flujos industriales, especialmente los de la ingeniería nuclear, son turbulentos. Sin embargo, el flujo laminar ocurre en cualquier número de Reynolds cerca de los límites sólidos en una capa delgada justo al lado de la superficie, esta capa generalmente se conoce como la subcapa laminar y es muy importante en la transferencia de calor.

A pesar del pequeño grosor de la subcapa laminar (generalmente mucho menos del 1 por ciento del diámetro de la tubería), ya que influye fuertemente en el flujo en el resto de la tubería. Cualquier irregularidad o aspereza en la superficie perturba esta capa y afecta significativamente el flujo. Por lo tanto, a diferencia del flujo laminar, el factor de fricción en el flujo turbulento es una función importante de la rugosidad de la superficie.

Numero Reynolds

El número de Reynolds es la relación de fuerzas de inercia a fuerzas viscosas y es un parámetro conveniente para predecir si una condición de flujo será laminar o turbulento . Se puede interpretar que cuando las fuerzas viscosas son dominantes (flujo lento, baja Re) son suficientes para mantener todas las partículas de fluido en línea, entonces el flujo es laminar. Incluso Re muy bajo indica movimiento de arrastre viscoso, donde los efectos de inercia son insignificantes. Cuando las fuerzas de inercia dominan sobre las fuerzas viscosas (cuando el fluido fluye más rápido y Re es más grande), el flujo es turbulento.

Es un número adimensional compuesto por las características físicas del flujo. Un número creciente de Reynolds indica una turbulencia creciente del flujo.

Se define como:

donde:
V es la velocidad del flujo,
D es una dimensión lineal característica (longitud recorrida del fluido; diámetro hidráulico, etc.)
ρ densidad del fluido (kg / m ³ ),
μ viscosidad dinámica (Pa.s),
ν viscosidad cinemática ( m ² / s); ν = μ / ρ.