Quel est le numéro Reynolds?

Le nombre de Reynolds (RE) est un nombre sans dimension lié à la mécanique des fluides.Il est parmi les attributs les plus importants utilisés pour résumer les forces agissant sur un liquide et, en fonction de sa valeur, la turbulence ou le manque de turbulence d'un liquide est déterminé.La désignation porte le nom d'Osborne Reynolds, qui a réalisé de nombreuses études pionnières en mécanique des fluides à la fin du 19e et au début du 20e siècle.Les variations de la quantité sont présentées sur l'axe des x du graphique Moody, l'un des graphiques les plus utiles en mécanique des fluides.

Plus précisément, le nombre de Reynolds est défini comme le rapport des forces inertiales, qui contribuent à la turbulence,aux forces visqueuses, qui agissent contre la turbulence, dans un liquide.Autrement dit, le nombre décrit la probabilité que le flux soit lamenaire ou turbulent pour un ensemble donné de conditions physiques.Le flux laminaire, ou lisse, indique que tout dans l'écoulement d'un fluide se déplace dans la même direction et que ces écoulements internes ne se affectent pas.L'écoulement turbulent, en revanche, indique que les perturbations ou les tourbillons sont créés dans le flux principal.

L'exemple le plus courant de l'écoulement laminaire et turbulent peut être trouvé dans un puits.Lorsque l'eau est activée pour la première fois et ne coule pas très rapidement, elle est claire.La plupart des débits internes de l'eau n'interagissent pas les uns avec les autres et se déplacent dans la même direction;Il s'agit d'un flux laminaire et indique un faible nombre de Reynolds.À mesure que la quantité et la vitesse de l'eau augmentent, elle devient blanche.Les flux internes commencent à entrer en collision les uns avec les autres dans un flux turbulent, introduisant de l'air dans le flux d'eau.

Un autre exemple du concept est d'imaginer un objet se déplaçant à travers un fluide.Plus l'objet se déplace rapidement, plus le liquide est dense et plus l'objet se déplace, plus le flux de fluide est probable d'être turbulent.Plus un fluide est visqueux ou collant, plus l'épaisseur du fluide agira contre un flux turbulent.

Mathématiquement, le nombre de Reynolds est défini comme:

re ' rho; * v * l / # 181;
où Re ' nombre de Reynolds
rho; ' densité de fluide (généralement lb / ft ³ ou 3 )
v ' vitesse (généralement ft / s ou m / s)
L ' longueur de déplacement (généralement ft ou m)
dans un tuyau ou un canal, l ' rayon hydraulique (généralement ft ou m)
# 181; ' viscosité dynamique des fluides (généralement lb / (ft * s) ou kg / (m * s) ou pa * s)

De l'équation, on peut voir que le nombre de Reynolds est en proportion directe de la longueur.Il varie également proportionnellement à la longueur et à la densité du fluide.Les nombres rho; , v et l contribuent tous aux forces inertielles, tandis que # 181; contribue uniquement aux forces visqueuses.

pour RE de 2300 ou moins, l'écoulement de liquide est considéré comme étant considéré commeLaminaire.Le flux turbulent, en revanche, est atteint lorsque RE est supérieur à 4 000.Les valeurs du nombre de Reynolds entre ces deux quantités indiquent les flux de transition, qui peuvent présenter des caractéristiques des deux types d'écoulement.

Le nombre de Reynolds est utilisé dans de nombreuses applications différentes de la mécanique des fluides.Il s'agit d'une partie nécessaire des calculs du facteur de frottement dans certaines équations de mécanique des fluides, comme l'équation de Darcy - Weisbach.Une autre utilisation courante du nombre vient de la modélisation des organismes nageant dans l'eau, et cette application a été effectuée à partir des plus grands animaux mdash;comme la baleine bleue mdash;aux très petits animaux, y compris les micro-organismes.Il a même des applications dans la modélisation du flux d'air autour d'objets, comme les ailes d'un avion.