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Número de Reynolds

1883
  • Osborne Reynolds
Escena de laboratorio que ilustra la mecánica de fluidos y las aplicaciones del número de Reynolds.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El número de Reynolds ([latex]\text{Re}[/latex]) es una magnitud adimensional en fluidos mecánica se utiliza para predecir patrones de flujo representando la relación entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas. Los números de Reynolds bajos caracterizan un flujo laminar suave y ordenado, mientras que los números de Reynolds altos indican un flujo turbulento caótico y lleno de remolinos. Es crucial para determinar el comportamiento dinámico de un fluido y para los experimentos de escalado.

El número de Reynolds se define como [latex]\text{Re} = \frac{\rho u L}{\mu} = \frac{u L}{\nu}[/latex], donde [latex]\rho[/latex] es la densidad del fluido, [latex]u[/latex] es una velocidad característica, [latex]L[/latex] es una dimensión lineal característica, [latex]\mu[/latex] es la dinámica viscosidad, and [latex]\nu[/latex] is the kinematic viscosity. Inertial forces are related to the momentum of the fluid, which tend to cause fluid motion to persist, while viscous forces are frictional forces that tend to resist this motion and smooth out disturbances. When viscous forces dominate (low [latex]\text{Re}[/latex]), any perturbations in the flow are damped out, resulting in a smooth, layered laminar flow. Conversely, when inertial forces dominate (high [latex]\text{Re}[/latex]), small disturbances can grow and evolve into chaotic eddies and vortices, leading to turbulence.

La transición del flujo laminar al turbulento no es brusca, sino que se produce normalmente en un intervalo de números de Reynolds. Para el flujo en una tubería, esta transición se observa generalmente alrededor de [latex] \aproximadamente 2300-4000[/latex]. Esta transición tiene una enorme importancia práctica; por ejemplo, el flujo turbulento en una tubería provoca pérdidas por fricción significativamente mayores y requiere más potencia de bombeo que el flujo laminar.

One of the most powerful applications of the Reynolds number is in the principle of dynamic similitude. If two geometrically similar flow situations have the same Reynolds number (and other relevant dimensionless numbers), their flow patterns will be dynamically similar. This allows engineers to test a small-scale model of an airplane in a wind tunnel and, by matching the Reynolds number, obtain results that accurately predict the fuerzas aerodinámicas on the full-scale aircraft.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Mecánica

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • navier-stokes ecuaciones
  • estudios sobre la viscosidad newton y poisseuille
  • Concepto de análisis dimensional de Fourier y otros
  • Observaciones anteriores de flujo laminar y turbulento por Gotthilf Hagen

Aplicaciones

  • Diseño de alas de aviones y cascos de barcos para gestionar la turbulencia
  • modelado del flujo sanguíneo en el sistema circulatorio
  • Ingeniería de oleoductos y ductos para petróleo y agua
  • Escalado de problemas de dinámica de fluidos desde modelos pequeños a tamaño completo en túneles de viento
  • Procesos de mezcla en ingeniería química

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Superficies inteligentes con microtexturas ajustables para controlar activamente el número de Reynolds y reducir la resistencia.
  • Herramientas de diagnóstico impulsadas por IA que analizan la turbulencia del flujo sanguíneo a partir de exploraciones de resonancia magnética.
  • modelos meteorológicos que predicen mejor la formación de huracanes basándose en los números de Reynolds atmosféricos
  • Reactores químicos ultraeficientes que optimizan la mezcla controlando los regímenes de flujo
  • adaptive zumbido wings that change shape to maintain laminar flow across a range of speeds
  • autolimpiante pipes that induce periodic turbulence to scour away deposits
  • Ventiladores de refrigeración de ordenador silenciosos diseñados para funcionar justo por debajo del número crítico de Reynolds.
  • Sistemas para predecir la formación de dunas de arena en Marte
Relacionado con: número de reynolds, flujo laminar, flujo turbulento, número adimensional, fuerzas de inercia, fuerzas viscosas, dinámica de fluidos, similitud dinámica.

Contexto histórico

Número de Reynolds

1877
1880
1882-01-01
1883
1884
1887
1888
1876
1877
1880
1882-01-01
1884
1885
1887
1889

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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