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Calculadora do Número de Reynolds

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O que é o número de Reynolds? Unidades do número de ReynoldsFluxo laminar versus turbulento (número de Reynolds do fluxo laminar, número de Reynolds do fluxo turbulento)Como calcular o número de Reynolds? Equação do número de ReynoldsPerguntas frequentes

A nossa calculadora de número de Reynolds é uma ferramenta Omni, que você pode usar para computar rapidamente o número de Reynolds, que ajuda a prever se o fluxo de um líquido será laminar ou turbulento. Esse fator mede a razão entre as forças inerciais e as forças viscosas que ocorrem durante o movimento do fluido. Continue lendo se você quiser encontrar as respostas para essas perguntas:

  • O que é o número de Reynolds?
  • Como calculá-lo?
  • Quais são suas unidades?
  • Qual é a definição de fluxo laminar?
  • Qual é a definição de fluxo turbulento?

O número de Reynolds tem amplas aplicações na vida real. Ele pode descrever o fluxo de líquidos em um tubo, o fluxo em torno de aerofólios ou um objeto se movendo em um fluido. No texto a seguir, fornecemos a equação do número de Reynolds, a discussão sobre unidades e uma comparação entre os fluxos laminar e turbulento. Continue lendo para descobrir quais são os números de Reynolds do fluxo laminar e do fluxo turbulento. Usando essa calculadora, você também encontrará alguns exemplos de cálculos que podem ser feitos com a fórmula do número de Reynolds.

Você tem interesse em mecânica de fluidos? Que tal verificar outras ferramentas Omni sobre esse assunto? Temos a calculadora de força de empuxo e calculadora da equação de Bernoulli 🇺🇸. Elas podem ser muito úteis para você analisar o movimento de fluidos.

O que é o número de Reynolds? Unidades do número de Reynolds

O número de Reynolds é um dos números característicos usados na mecânica dos fluidos para descrever uma característica do fluxo. Por exemplo, se você quiser comparar um modelo em pequena escala (digamos, o modelo de um avião) com uma situação real, deverá manter o mesmo número de Reynolds. O número de Reynolds é a razão entre as forças inerciais e as forças viscosas exercidas em um fluido que está em movimento relativo a uma superfície. Por um lado, as forças inerciais geram atrito com o fluido, que é um divisor no desenvolvimento do fluxo turbulento. Por outro lado, as forças viscosas neutralizam esse efeito e inibem progressivamente a turbulência.

A definição do número de Reynolds inclui geralmente a velocidade de um fluido, o comprimento característico (ou dimensão característica) e as propriedades do fluido, como densidade e viscosidade. Se quiser saber mais sobre viscosidade do fluido, confira a nossa calculadora da lei de Stokes, onde você pode descobrir, entre outros pontos, a definição de viscosidade. Embora o número de Reynolds possa ser definido de várias maneiras diferentes, ele sempre será um fator adimensional.

Fluxo laminar versus turbulento (número de Reynolds do fluxo laminar, número de Reynolds do fluxo turbulento)

Agora, você provavelmente quer saber o que significa o número de Reynolds. O número de Reynolds é usado para prever se o fluxo do fluido será laminar ou turbulento.

  1. O que é fluxo laminar? Ocorre quando as forças viscosas são dominantes e é caracterizado pelo movimento suave e constante do fluido. O número de Reynolds para o fluxo laminar é normalmente Re < 2100.

  2. A definição de fluxo turbulento é o oposto. É dominado por forças inerciais e é caracterizado por redemoinhos caóticos, vórtices e outras instabilidades de fluxo. A definição de fluxo turbulento é geralmente empregada quando Re > 3000.

Mas o que acontece quando 2100 < Re < 3000? Nessa situação, o fluxo começará a mudar de laminar para turbulento e, depois, de volta para laminar. Esse é o chamado fluxo intermitente ou de transição. Portanto, a escolha entre fluxo laminar e turbulento nem sempre é fácil e possível.

Como calcular o número de Reynolds? Equação do número de Reynolds

A fórmula do número de Reynolds depende da viscosidade. Em geral, distinguimos dois tipos de viscosidade:

  1. Viscosidade dinâmica μ\mu é uma quantidade que mede a força necessária para superar o atrito interno em um fluido. As unidades da viscosidade dinâmica são: Pa/s\rm Pa/s, N/(m²s)\rm N/(m² \cdot s) ou kg/(ms)\rm kg/(m \cdot s).

  2. A viscosidade cinemática νν é a viscosidade dinâmica dividida pela densidade ν=μ/ρν = \mu/\rho. Portanto, é uma quantidade que representa a viscosidade dinâmica de um fluido por unidade de densidade e é expressa em m²/s\rm m²/s. Para saber mais sobre densidade, visite nossa calculadora de densidade.

A calculadora do número de Reynolds usa simultaneamente duas equações diferentes para este parâmetro, conforme vemos abaixo:

Re=ρuL/μ;eRe=uL/ν,\begin{split} {\rm Re} &= \rho \cdot u \cdot L / \mu; {\rm\quad e}\\ {\rm Re} &= u \cdot L / \nu, \end{split}

onde:

  • Re\rm Re: número de Reynolds;
  • ρ\rho: densidade do fluido;
  • uu: velocidade do fluido (com relação ao objeto);
  • LL: dimensão linear característica;
  • μ\mu: viscosidade dinâmica de um fluido; e
  • ν\nu: viscosidade cinemática de um fluido (ν=μ/ρ\nu = \mu / \rho).

Nessa calculadora, você pode escolher uma substância específica de alguns exemplos que preparamos ou inserir seus próprios parâmetros de fluido. Dimensão linear característica LL (ou comprimento característico) nas fórmulas acima é uma matéria de convenção. Por exemplo, para descrever:

  • Uma esfera, podemos usar seu raio ou diâmetro;
  • Para uma aeronave, podemos usar o comprimento e a largura dos aerofólios; e
  • Para um fluxo em um tubo, podemos usar o raio interno ou o diâmetro.

Outras formas geralmente têm um diâmetro equivalente definido.

Por exemplo, vamos calcular o número de Reynolds para o fluxo de água em um tubo de diâmetro L=2,5 cmL = 2{,}5\ \rm cm. A velocidade da água da torneira é de aproximadamente u=1,7 m/su = 1{,}7\ \rm m/s. Em nossa calculadora do número de Reynolds, você pode escolher (como substância) a água em 10 °C\rm 10\ °C, e obter o número de Reynolds Re=32.483\rm Re = 32.483. Portanto, o regime do fluxo de água nesse tubo é turbulento.

Perguntas frequentes

O que é o número de Reynolds?

O número de Reynolds é um parâmetro adimensional fundamental da mecânica dos fluidos, que quantifica o comportamento de um fluido, caracterizando o regime do fluxo em laminar ou turbulento. Essa indicação vem da comparação das forças inerciais e viscosas de um fluido.

Para forças viscosas dominantes, o fluxo seria "calmo"; o que chamamos de laminar. Se as forças inerciais dominarem, vórtices e outras correntes causarão comportamentos caóticos, dando ao fluido uma conotação turbulenta.

Para quais valores do número de Reynolds um fluxo se torna turbulento?

Para um tubo cilíndrico, a transição entre fluxo laminar e turbulento ocorre entre ReD 2300 e ReD = 2900. Abaixo do primeiro limite, o comportamento do fluido é provavelmente laminar. Acima de 2900, o fluido completa sua transição para um fluido turbulento. Entre esses dois valores, podemos encontrar um regime de transição, onde os comportamentos se misturam de forma complexa.

Como calcular o número de Reynolds?

Para determinar o número de Reynolds ReD, usamos uma fórmula simples:

ReD = ρ ⋅ u ⋅ L/µ

onde:

  • ρ: densidade do fluido;
  • u: velocidade do fluxo;
  • L: um parâmetro geométrico (pode ser o diâmetro do tubo atravessado pelo escoamento); e
  • µ: viscosidade dinâmica do fluido.

Qual é o número de Reynolds da água que flui em um tubo de 25 cm a 1 m/s?

O número de Reynolds para um fluxo de água a u = 1 m/s em um tubo de L = 0,25 m é: 191.074.

Para encontrar esse resultado, você deve:

  1. Encontrar a densidade da água a 10 °C:

    ρ = 999,7 kg/m³

  2. Encontrar a viscosidade dinâmica:

    µ = 0,001308 kg/(m ⋅ s)

  3. Computar o produto da densidade da água, a velocidade do fluxo e L:

    ρ ⋅ u ⋅ L = 249,925 (m ⋅ s)/kg

  4. Dividir o resultado pela viscosidade dinâmica para que você encontre o número de Reynolds: ReD = 249,925/0,001308 = 191.074. Logo, o fluxo provavelmente é turbulento.

Parâmetros de fluxo

Parâmetros do fluido

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