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Número de Reynolds

1883
  • Osborne Reynolds
Cena de laboratório ilustrando a mecânica dos fluidos e as aplicações do número de Reynolds.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

The Reynolds number ([latex]\text{Re}[/latex]) is a dimensionless quantity in mecânica dos fluidos 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.

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.

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.

Uma das aplicações mais poderosas do número de Reynolds reside no princípio da semelhança dinâmica. Se duas situações de fluxo geometricamente semelhantes apresentarem o mesmo número de Reynolds (e outros números adimensionais relevantes), seus padrões de fluxo serão dinamicamente semelhantes. Isso permite que engenheiros testem um modelo em escala reduzida de um avião em um túnel de vento e, ao igualar o número de Reynolds, obtenham resultados que preveem com precisão as forças aerodinâmicas na aeronave em tamanho real.

UNESCO Nomenclature: 2210
Mecânica

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • navier–stokes equations
  • studies on viscosity by newton and 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

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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)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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