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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)

The Reynolds number ([latex]\text{Re}[/latex]) is a dimensionless quantity in mécanique des fluides 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.

The Reynolds number is defined as [latex]\text{Re} = \frac{\rho u L}{\mu} = \frac{u L}{\nu}[/latex], where [latex]\rho[/latex] is the fluid density, [latex]u[/latex] is a characteristic velocity, [latex]L[/latex] is a characteristic linear dimension, [latex]\mu[/latex] is the dynamic viscosity, 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.

L'une des applications les plus puissantes du nombre de Reynolds réside dans le principe de similitude dynamique. Si deux situations d'écoulement géométriquement similaires ont le même nombre de Reynolds (et d'autres nombres adimensionnels pertinents), leurs schémas d'écoulement seront dynamiquement similaires. Cela permet aux ingénieurs de tester un modèle réduit d'avion en soufflerie et, en comparant le nombre de Reynolds, d'obtenir des résultats prédisant avec précision les forces aérodynamiques s'exerçant sur l'avion grandeur nature.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Mécanique

Taper

Système abstrait

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • équations de Navier-Stokes
  • études sur la viscosité par Newton et Poisseuille
  • 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

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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)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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