Número crítico de 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 .
El número crítico de Reynolds está asociado con la transición laminar-turbulenta, en la que un flujo laminar se vuelve turbulento. Este es un proceso extraordinariamente complicado, que actualmente no se comprende completamente.
Número crítico de Reynolds para flujo en una tubería
Para el flujo en una tubería de diámetro D , las observaciones experimentales muestran que para el flujo “completamente desarrollado”, el número crítico de Reynolds es aproximadamente Re d, crit = 2300.
- Flujo laminar. Para fines prácticos, si el número de Reynolds es menor que 2000 , el flujo es laminar. El número de transición aceptado de Reynolds para el flujo en una tubería circular es Re d, crit = 2300.
- Flujo transitorio. En los números de Reynolds entre aproximadamente 2000 y 4000, el flujo es inestable como resultado del inicio de la turbulencia. Estos flujos a veces se denominan flujos de transición.
- Flujo turbulento. Si el número de Reynolds es mayor que 3500 , el flujo es turbulento.
Tenga en cuenta que el número crítico de Reynolds es diferente para cada geometría.
Número de Reynolds crítico en el flujo de la capa límite sobre una placa plana.
Al determinar si la capa límite es laminar o turbulenta, con frecuencia es razonable suponer que la transición comienza en algún lugar x crítico , como se muestra en la figura. Esta ubicación está determinada por el número crítico de Reynolds, Re x, crit . Para el flujo sobre una placa plana,
La transición de la capa límite laminar a turbulenta ocurre cuando el número de Reynolds en x excede Re x, crítico ~ 500,000 . La transición puede ocurrir antes, pero depende especialmente de la rugosidad de la superficie . La capa límite turbulenta se espesa más rápidamente que la capa límite laminar como resultado del aumento de la tensión de corte en la superficie del cuerpo.
Ejemplo: número crítico de Reynolds
Una placa plana larga y delgada se coloca paralelo a un 1 m / s corriente de agua a 20 ° C . Suponga que la viscosidad cinemática del agua a 20 ° C es igual a 1 × 10 -6 m 2 / s .
A qué distancia x del borde de ataque estará la transición de la capa límite laminar a la turbulenta (es decir, encontrar Re x ~ 500,000).
Solución:
Para ubicar la transición de la capa límite laminar a turbulenta, tenemos que encontrar x en la cual Re x ~ 500,000 .
x = 500 000 x 1 × 10 -6 [m 2 / s] / 1 [m / s] = 0,5 m
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