Moto di un fluido reale in regime turbolento e numero di Reynolds


Pubblicato da Raffo in Fisica

Un liquido reale scorre con moto laminare quando la sua velocità è bassa. Se la velocità cresce, si raggiunge un valore critico vc che, se superato, il moto diventa turbolento a causa dei vortici che si creano. In tale regime, a parità di Δp la portata Q del liquido si riduce di molto e la legge di Poiseuille non è più valida.
La velocità limite o critica vc oltre cui il regime di scorrimento diventa vorticoso è:

dove r è il raggio del tubo in cui scorre il liquido, ρ è la densità del liquido, η è la viscosità mentre NR è detto numero di Reynolds ed è un valore adimensionale che corrisponde al rapporto tra la forza di pressione FP che spinge il liquido in un condotto e la forza di attrito viscoso Fη:

NR è un valore che rimane costante in condotti che non presentano irregolarità, mentre tende a diminuire in presenza di strozzature, curvature e irregolarità della superficie interna, zone in cui il regime turbolento si instaura a velocità più basse.
In genere per liquidi reali in regime laminare il numero di Reynolds è compreso tra 1000 e 1200. Per NR< 2000 il regime di scorrimento è laminare. Per NR> 3000 il regime di scorrimento è turbolento o vorticoso. Per NR compreso tra 2000 e 3000, il regime è instabile, può cambiare da laminare a turbolento. Il passaggio dal regime laminare a quello turbolento avviene bruscamente, quando la condizione di velocità critica vc è raggiunta.

Quando il regime di moto è turbolento, le forze di attrito viscoso crescono e quindi si ha una maggiore dissipazione di energia con diminuzione della portata Q. Le linee di flusso di questo moto tendono a chiudersi su sé stesse formando un vortice.

In regime turbolento, la portata Q di un fluido in un condotto non è più proporzionale alla Δp applicata agli estremi del condotto, ma diventa proporzionale alla radice della differenza di pressione. Quindi, in regime turbolento, per raddoppiare la portata del fluido, è necessario quadruplicare Δp agli estremi del condotto.


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Raffo

Raffo

Ciao a tutti, mi chiamo Raffaele Cocomazzi e sono il cofondatore di BMScience. Sono appassionato di Scienza, Medicina, Chimica e Tecnologia. Diplomato presso l'ISIS "Luigi Di Maggio" di San Giovanni Rotondo (FG) con opzione Biotecnologie Sanitarie e studente di medicina presso l'Università degli Studi di Foggia. Se ti piacciono i miei contenuti lascia un commento ed aiutaci a diffonderli. Per contattarmi o maggiori informazioni seguimi su: Twitter o Facebook.




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