Calculadora do Número de Reynolds

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 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.

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.

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

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

2. A viscosidade cinemática $ν$ é a viscosidade dinâmica dividida pela densidade $ν = \mu/\rho$. Portanto, é uma quantidade que representa a viscosidade dinâmica de um fluido por unidade de densidade e é expressa em $\rm m²/s$. 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:

onde:

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

Nessa calculadora, você pode escolher uma substância específica de alguns exemplos que preparamos ou inserir seus próprios parâmetros de fluido. Dimensão linear característica $L$ (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 $L = 2{,}5\ \rm cm$. A velocidade da água da torneira é de aproximadamente $u = 1{,}7\ \rm m/s$. Em nossa calculadora do número de Reynolds, você pode escolher (como substância) a água em $\rm 10\ °C$, e obter o número de Reynolds $\rm Re = 32.483$. Portanto, o regime do fluxo de água nesse tubo é turbulento.