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Numero di Reynolds

1883
  • Osborne Reynolds
Scena di laboratorio che illustra la meccanica dei fluidi e le applicazioni del numero di Reynolds.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

The Reynolds number ([latex]\text{Re}[/latex]) is a dimensionless quantity in meccanica dei fluidi Il numero di Reynolds viene utilizzato per prevedere i modelli di flusso rappresentando il rapporto tra le forze inerziali e le forze viscose. Bassi numeri di Reynolds caratterizzano un flusso laminare regolare e ordinato, mentre numeri di Reynolds elevati indicano un flusso turbolento caotico e ricco di vortici. È fondamentale per determinare il comportamento dinamico di un fluido e per la scalatura degli esperimenti.

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 transizione dal flusso laminare a quello turbolento non è brusca, ma si verifica tipicamente in un intervallo di numeri di Reynolds. Per il flusso in un tubo, questa transizione è generalmente osservata intorno a [latex]\text{Re} \circa 2300-4000[/latex]. Questa transizione ha un'enorme importanza pratica; ad esempio, il flusso turbolento in un tubo causa perdite di attrito significativamente più elevate e richiede una maggiore potenza di pompaggio rispetto al flusso laminare.

Una delle applicazioni più potenti del numero di Reynolds risiede nel principio di similitudine dinamica. Se due situazioni di flusso geometricamente simili hanno lo stesso numero di Reynolds (e altri numeri adimensionali rilevanti), i loro modelli di flusso saranno dinamicamente simili. Ciò consente agli ingegneri di testare un modello in scala ridotta di un aeroplano in una galleria del vento e, confrontando il numero di Reynolds, ottenere risultati che prevedono accuratamente le forze aerodinamiche sul velivolo in scala reale.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Meccanica

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • equazioni di Navier-Stokes
  • studi sulla viscosità di newton e poisseuille
  • concetto di analisi dimensionale da Fourier e altri
  • osservazioni precedenti del flusso laminare e turbolento di gotthilf hagen

Applicazioni

  • progettazione delle ali degli aerei e degli scafi delle navi per gestire la turbolenza
  • modellazione del flusso sanguigno nel sistema circolatorio
  • ingegneria di condotte per petrolio e acqua
  • ridimensionamento dei problemi di dinamica dei fluidi da piccoli modelli a dimensioni reali nelle gallerie del vento
  • processi di miscelazione nell'ingegneria chimica

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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Contesto storico

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1877
1880
1882-01-01
1884
1885
1887
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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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