Número crítico de Reynolds
O número de Reynolds é a razão de forças inerciais para forças viscosas e é um parâmetro conveniente para prever se uma condição de fluxo será laminar ou turbulenta .
O número crítico de Reynolds está associado à transição laminar-turbulenta, na qual um fluxo laminar se torna turbulento. Esse é um processo extraordinariamente complicado, que atualmente não é totalmente compreendido.
Número crítico de Reynolds para fluxo em um tubo
Para o fluxo em um tubo de diâmetro D , observações experimentais mostram que, para o fluxo “totalmente desenvolvido”, o número crítico de Reynolds é de Re d, crit = 2300.
- Fluxo laminar. Para fins práticos, se o número de Reynolds for menor que 2000 , o fluxo será laminar. O número de Reynolds de transição aceito para o fluxo em um tubo circular é Re d, crit = 2300.
- Fluxo de transição. Nos números de Reynolds entre 2000 e 4000, o fluxo é instável como resultado do início da turbulência. Esses fluxos às vezes são chamados de fluxos de transição.
- Fluxo turbulento. Se o número de Reynolds for maior que 3500 , o fluxo será turbulento.
Observe que, o número crítico de Reynolds é diferente para cada geometria.
Número crítico de Reynolds no fluxo da camada limite sobre uma placa plana.
Ao determinar se a camada limite é laminar ou turbulenta, é freqüentemente razoável supor que a transição comece em algum local x crítico , como mostrado na figura. Esta localização é determinada pelo número crítico de Reynolds, Re x, crit . Para o fluxo sobre uma placa plana,
a transição da camada limite laminar para a turbulenta ocorre quando o número de Reynolds em x excede Re x, crit ~ 500.000 . A transição pode ocorrer mais cedo, mas depende principalmente da rugosidade da superfície . A camada limite turbulenta espessa mais rapidamente do que a camada limite laminar como resultado do aumento da tensão de cisalhamento na superfície do corpo.
Exemplo: número crítico de Reynolds
Uma placa plana longa e fina é colocada paralelamente a uma de 1 m / s de fluxo de água a 20 ° C . Assume-se que a viscosidade cinemática de água a 20 ° C é igual a 1 x 10 -6 m 2 / s .
A que distância x da borda anterior estará a transição da camada limite laminar para a turbulenta (ou seja, encontre Re x ~ 500.000).
Solução:
Para localizar a transição da camada limite laminar para a turbulenta, precisamos encontrar x em que Re x ~ 500.000 .
x = 500 000 x 1 × 10 -6 [m 2 / s] / 1 [m / s] = 0,5 m
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