Reynolds Number Experiment

Experimentos con el número de Reynolds

During the later half of the 19th century, Osborne Reynolds demonstrated the difference in laminar and turbulent flow and developed an equation to predict the transition from one flow regime to the other.

Photo shows dye stream transitioning from laminar flow to turbulent flow

En la segunda mitad del siglo XIX, Osborne Reynolds demostró la diferencia entre el flujo laminar y el turbulento de los fluidos y desarrolló una ecuación para predecir el transito entre uno y otro flujo. En la imagen transición de flujo laminar a turbulento.

Para ver mejor estas transiciones unos vídeos:

Flujo laminar. Laminar flow in pipe.

Flujo Turbulento. Turbulent flow in pipe.

El número de Reynolds:

El número de Reynolds es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos, diseño de reactores y fenómenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido.

Como todo número adimensional es un cociente, una comparación. En este caso es la relación entre los términos convectivos y los términos viscosos de las ecuaciones de Navier-Stokes que gobiernan el movimiento de los fluidos.

Por ejemplo un flujo con un número de Reynolds alrededor de 100.000 (típico en el movimiento de una aeronave pequeña, salvo en zonas próximas a la capa límite) expresa que las fuerzas viscosas son 100.000 veces menores que las fuerzas convectivas, y por lo tanto aquellas pueden ser ignoradas. Un ejemplo del caso contrario sería un cojinete axial lubricado con un fluido y sometido a una cierta carga. En este caso el número de Reynolds es mucho menor que 1 indicando que ahora las fuerzas dominantes son las viscosas y por lo tanto las convectivas pueden despreciarse. Otro ejemplo: En el análisis del movimiento de fluidos en el interior de conductos proporciona una indicación de la pérdida de carga causada por efectos viscosos.

Además el número de Reynolds permite predecir el carácter turbulento o laminar en ciertos casos. Así por ejemplo en conductos si el número de Reynolds es menor de 2000 el flujo será laminar y si es mayor de 4000 el flujo será turbulento, si se encuentra en medio se conoce como flujo transicional y su comportamiento no puede ser modelado. El mecanismo y muchas de las razones por las cuales un flujo es laminar o turbulento es todavía hoy objeto de especulación.

Este número recibe su nombre en honor de Osborne Reynolds (1842-1912), quien lo describió en 1883. Viene dado por siguiente fórmula:

o

donde

ρ: densidad del fluido

v_s: velocidad característica del fluido

D: Diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido

μ: viscosidad dinámica del fluido

ν: viscosidad cinemática del fluido

In fluid mechanics and aerodynamics, the Reynolds number is a measure of the ratio of inertial forces (vsρ) to viscous forces (μ/L) and, consequently, it quantifies the relative importance of these two types of forces for given flow conditions.

It is the most important dimensionless number in fluid dynamics and is used, usually along with other dimensionless numbers, to provide a criterion for determining dynamic similitude. When two geometrically similar flow patterns, in perhaps different fluids with possibly different flow rates, have the same values for the relevant dimensionless numbers, they are said to be dynamically similar, and will have similar flow geometry.

It is also used to identify and predict different flow regimes, such as laminar or turbulent flow. Laminar flow occurs at low Reynolds numbers, where viscous forces are dominant, and is characterized by smooth, constant fluid motion, while turbulent flow, on the other hand, occurs at high Reynolds numbers and is dominated by inertial forces, which tend to produce random eddies, vortices and other flow fluctuations.

Fuente: Wikipedia, Flometrics