Le nombre de Reynolds (Re) est un nombre sans dimension lié à la mécanique des fluides. C’est l’un des attributs les plus importants utilisés pour résumer les forces agissant sur un fluide et, en fonction de sa valeur, la turbulence ou l’absence de turbulence d’un fluide est déterminée. La désignation porte le nom d’Osborne Reynolds, qui a réalisé de nombreuses études pionnières en mécanique des fluides à la fin du XIXe et au début du XXe siècle. Les variations de la quantité sont présentées sur l’axe X du Moody Chart, l’un des graphiques les plus utiles en mécanique des fluides.
Plus précisément, le nombre de Reynolds est défini comme le rapport des forces d’inertie, qui contribuent à la turbulence, aux forces visqueuses, qui agissent contre la turbulence, au sein d’un fluide. En d’autres termes, le nombre décrit la probabilité qu’un écoulement soit laminaire ou turbulent pour un ensemble donné de conditions physiques. Un écoulement laminaire ou régulier indique que tout dans l’écoulement d’un fluide se déplace dans la même direction et que ces écoulements internes ne s’affectent pas les uns les autres. L’écoulement turbulent, d’autre part, indique que des perturbations ou des tourbillons sont créés dans l’écoulement principal.
L’exemple le plus courant d’écoulement laminaire et turbulent se trouve au niveau d’un évier. Lorsque l’eau est allumée pour la première fois et ne coule pas très vite, elle est claire. La plupart des flux internes de l’eau n’interagissent pas entre eux et se déplacent dans le même sens ; il s’agit d’un flux laminaire et indique un faible nombre de Reynolds. Au fur et à mesure que la quantité et la vitesse de l’eau augmente, elle devient blanche. Les écoulements internes commencent à entrer en collision les uns avec les autres dans un écoulement turbulent, introduisant de l’air dans le courant d’eau.
Un autre exemple du concept est d’imaginer un objet se déplaçant à travers un fluide. Plus l’objet se déplace rapidement, plus le liquide est dense et plus l’objet se déplace longtemps, plus l’écoulement du fluide est susceptible d’être turbulent. Plus un fluide est visqueux ou collant, plus l’épaisseur du fluide risque d’agir contre un écoulement turbulent.
Mathématiquement, le nombre de Reynolds est défini comme :
Re = * V * L / µ
Où Re = nombre de Reynoldsρ = densité du fluide (habituellement lb/ft3 ou 3)V = vitesse (habituellement ft/s ou m/s)L = longueur de déplacement (habituellement ft ou m)
Dans un tuyau ou un canal, L = rayon hydraulique (généralement ft ou m)µ = viscosité dynamique du fluide (généralement lb/(ft*s) ou kg/(m*s) ou Pa*s)
D’après l’équation, on peut voir que le nombre de Reynolds est directement proportionnel à la longueur. Elle varie également proportionnellement à la longueur et à la densité du fluide. Les nombres , V et L contribuent tous aux forces d’inertie, tandis que µ ne contribue qu’aux forces visqueuses.
Pour Re de 2,300 4,000 ou moins, l’écoulement du fluide est considéré comme laminaire. L’écoulement turbulent, en revanche, est obtenu lorsque Re est supérieur à XNUMX XNUMX. Les valeurs du nombre de Reynolds entre ces deux quantités indiquent des flux de transition, qui peuvent présenter des caractéristiques des deux types de flux.
Le nombre de Reynolds est utilisé dans de nombreuses applications différentes de la mécanique des fluides. C’est une partie nécessaire des calculs de facteur de friction dans certaines équations de la mécanique des fluides, telles que l’équation de Darcy-Weisbach. Une autre utilisation courante du nombre vient dans la modélisation d’organismes nageant dans l’eau, et cette application a été faite des plus gros animaux – tels que le rorqual bleu – aux très petits animaux, y compris les micro-organismes. Il a même des applications dans la modélisation du flux d’air autour d’objets, tels que les ailes d’un avion.