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nombre de Reynolds

1883
  • Osborne Reynolds
Scène de laboratoire illustrant la mécanique des fluides et les applications du nombre de Reynolds.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Le nombre de Reynolds ([latex]\text{Re}[/latex]) est une grandeur sans dimension en mécanique des fluides. mécanique utilisé pour prédire les modèles d'écoulement en représentant le rapport entre les forces d'inertie et les forces visqueuses. Les faibles nombres de Reynolds caractérisent un écoulement laminaire régulier et ordonné, tandis que les nombres de Reynolds élevés indiquent un écoulement turbulent chaotique et rempli de tourbillons. Il est essentiel pour déterminer le comportement dynamique d'un fluide et pour mettre à l'échelle les expériences.

Le nombre de Reynolds est défini comme suit : [latex]\text{Re} = \frac{\rho u L}{\mu} = \frac{u L}{\nu}[/latex], où [latex]\rho[/latex] est la densité du fluide, [latex]u[/latex] est une vitesse caractéristique, [latex]L[/latex] est une dimension linéaire caractéristique, [latex]\mu[/latex] est la dynamique viscosité, 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 transition entre un écoulement laminaire et un écoulement turbulent n'est pas brutale, mais se produit généralement sur une plage de nombres de Reynolds. Pour un écoulement dans un tuyau, cette transition s'observe généralement autour de [latex]\text{Re} \approx 2300-4000[/latex]. Cette transition revêt une importance pratique considérable ; par exemple, un écoulement turbulent dans un tuyau entraîne des pertes par frottement nettement plus élevées et nécessite une puissance de pompage plus importante qu'un écoulement laminaire.

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 les forces aérodynamiques on the full-scale aircraft.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Mécanique

Taper

Système abstrait

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Navier-Stokes équations
  • études sur la viscosité par newton et Poiseuille
  • concept d'analyse dimensionnelle de Fourier et autres
  • observations antérieures d'écoulement laminaire et turbulent par gotthilf hagen

Applications

  • conception d'ailes d'avions et de coques de navires pour gérer les turbulences
  • modélisation du flux sanguin dans le système circulatoire
  • ingénierie des pipelines pour le pétrole et l'eau
  • Mise à l'échelle des problèmes de dynamique des fluides, des petits modèles aux modèles grandeur nature dans les souffleries
  • procédés de mélange en génie chimique

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • surfaces intelligentes avec micro-textures réglables pour contrôler activement le nombre de Reynolds et réduire la traînée
  • outils de diagnostic basés sur l'IA qui analysent les turbulences du flux sanguin à partir d'IRM
  • modèles météorologiques qui prédisent mieux la formation des ouragans en se basant sur les nombres de Reynolds atmosphériques
  • réacteurs chimiques ultra-efficaces qui optimisent le mélange en contrôlant les régimes d'écoulement
  • adaptive drone wings that change shape to maintain laminar flow across a range of speeds
  • autonettoyant pipes that induce periodic turbulence to scour away deposits
  • ventilateurs de refroidissement d'ordinateur silencieux conçus pour fonctionner juste en dessous du nombre de Reynolds critique
  • systèmes de prédiction de la formation des dunes de sable sur Mars
En rapport avec : nombre de Reynolds, écoulement laminaire, écoulement turbulent, nombre sans dimension, forces d'inertie, forces visqueuses, dynamique des fluides, similitude dynamique.

Contexte historique

nombre de Reynolds

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

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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