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Número de Reynolds

1883
  • Osborne Reynolds
Laboratory scene illustrating fluid mechanics and Reynolds number applications.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

O número de Reynolds (Re) é uma grandeza adimensional em fluidos. mecânica Utilizado para prever padrões de fluxo, representando a razão entre as forças inerciais e as forças viscosas. Números de Reynolds baixos caracterizam um fluxo laminar suave e ordenado, enquanto números de Reynolds altos indicam um fluxo turbulento caótico e repleto de vórtices. É crucial para determinar o comportamento dinâmico de um fluido e para o dimensionamento de experimentos.

O número de Reynolds é definido como [latex]text{Re} = frac{rho u L}{mu} = frac{u L}{nu}[/latex], onde [latex]rho[/latex] é a densidade do fluido, [latex]u[/latex] é a velocidade característica, [latex]L[/latex] é a dimensão linear característica e [latex]mu[/latex] é o coeficiente de atrito dinâmico. viscosidade, 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.

A transição do fluxo laminar para o turbulento não é abrupta, mas normalmente ocorre em uma faixa de números de Reynolds. Para o fluxo em um tubo, essa transição é geralmente observada em torno de [latex]text{Re} approx 2300-4000[/latex]. Essa transição é de imensa importância prática; por exemplo, o fluxo turbulento em um tubo causa perdas por atrito significativamente maiores e requer mais potência de bombeamento do que o fluxo 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 aerodynamic forces on the full-scale aircraft.

UNESCO Nomenclature: 2210
Mecânica

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Navier-Stokes equações
  • estudos sobre viscosidade por Newton e poisseuille
  • concept of dimensional analysis from fourier and others
  • observações anteriores de fluxo laminar e turbulento por Gotthilf Hagen

Aplicações

  • Projeto de asas de aeronaves e cascos de navios para gerenciar a turbulência.
  • Modelagem do fluxo sanguíneo no sistema circulatório
  • Engenharia de dutos para petróleo e água.
  • Escalonamento de problemas de dinâmica de fluidos, desde modelos pequenos até modelos em tamanho real, em túneis de vento.
  • processos de mistura em engenharia química

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • smart surfaces with adjustable micro-textures to actively control the reynolds number and reduce drag
  • ai-powered diagnostic tools that analyze blood flow turbulence from mri scans
  • weather models that better predict the formation of hurricanes based on atmospheric reynolds numbers
  • ultra-efficient chemical reactors that optimize mixing by controlling flow regimes
  • adaptive drone wings that change shape to maintain laminar flow across a range of speeds
  • self-cleaning pipes that induce periodic turbulence to scour away deposits
  • quiet computer cooling fans designed to operate just below the critical reynolds number
  • systems for predicting sand dune formation on mars
Relacionado a: número de Reynolds, fluxo laminar, fluxo turbulento, número adimensional, forças inerciais, forças viscosas, dinâmica dos fluidos, semelhança dinâmica.

Contexto histórico

Número de Reynolds

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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