Numero di Reynolds: applicazioni, flusso laminare, flusso turbolento
Il numero di Reynolds, dovuto a Osborne Reynolds, che lo introdusse nel 1883 è adimensionale ed è indicato con Re definito come:
Re = ρVd/μ
dove ρ è la densità del fluido, V la sua velocità, d è la lunghezza caratteristica della superficie attraverso la quale avviene il flusso e μ è la viscosità del fluido che è una grandezza intensiva tipica di ogni fluido . La viscosità è una grandezza che esprime come un fluido possa fluire con facilità. Il prodotto ρVd rappresenta la forza inerziale del fluido quindi il numero di Reynolds è dato dal rapporto tra le forze che spingono il fluido in avanti e quelle che tendono a rallentarlo ovvero tra le forze d’inerzia e le forze viscose.
Applicazioni del numero di Reynold
Il numero di Reynold è usato per determinare il tipo di flusso che avviene in un sistema. Se il numero di Reynold è basso allora il flusso è di tipo laminare. Un fluido si dice in moto laminare quando la velocità in un punto non cambia nel tempo né in direzione né in intensità come avviene, ad esempio nel moto dell’acqua al centro di un canale. Il flusso laminare può essere descritto come il moto di tanti strati sottili che si muovono parallelamente tra loro.
Se il numero di Reynold è alto allora il flusso è di tipo turbolento (vorticoso) ovvero il moto del fluido avviene in modo caotico senza seguire traiettorie orientate come nel caso del moto laminare. Tale tipo di moto avviene quando le forze viscose non sono sufficienti a contrastare la forza di inerzia.
Se Re è minore di 2000 il moto è laminare mentre se Re è maggiore di 4000 il moto è turbolento; se 2000 < Re < 4000 allora ci si trova in regime di transizione.
Il punto in cui il flusso da laminare si trasforma in turbolento è detto punto critico di Reynolds. Quest’ultimo è di difficile determinazione e il suo valore è molto influenzato dalla geometria del sistema e dalla natura dei confini in cui si muove il fluido: una superficie ruvida può portare al moto turbolento a valori del numero di Reynold molti minori rispetto a una superficie liscia.
Il numero di Reynolds trova applicazioni nei campi più svariati tra cui in campo aerodinamico e biomedico