Qu'est-ce qu'un nombre de Reynolds pour un écoulement turbulent - Définition (2024)

par Nick Connor

Écoulement turbulent. Si le nombre de Reynolds est supérieur à 3500, le débit est turbulent. La plupart des systèmes de fluide dans les installations nucléaires fonctionnent avec un écoulement turbulent. Génie thermique

Régimes de nombre de Reynolds

Écoulement laminaire.Pour des raisons pratiques, si le nombre de Reynolds estinférieur à 2000, le flux est laminaire.Le nombre de Reynolds de transition accepté pour l’écoulement dans un tuyau circulaire estRed, crit= 2300.

Flux de transition.Aux nombres de Reynoldsentre environ 2000 et 4000,le débit est instable en raison du début de la turbulence.Ces flux sont parfois appelés flux de transition.

Écoulement turbulent.Si le nombre de Reynolds estsupérieur à 3500, l’écoulement est turbulent.La plupart des systèmes de fluides dans les installations nucléaires fonctionnent avec un écoulement turbulent.

Définition du nombre de Reynolds

Le nombre deReynoldsest le rapport desforces d’inertieauxforces visqueuseset est un paramètre commode pour prédire si une condition d’écoulement seralaminaire ou turbulent.On peut interpréter que lorsque lesforces visqueusessont dominantes (flux lent, Re faible) elles sont suffisantes pour maintenir toutes les particules de fluide en ligne, alors le flux est laminaire.Même un très faible Re indique un mouvement de fluage visqueux, où les effets d’inertie sont négligeables.Lorsque lesforces d’inertie dominentsur les forces visqueuses (lorsque le fluide s’écoule plus rapidement et que Re est plus grand), l’écoulement est turbulent.

Il s’agit d’un nombre sans dimensioncomprenant les caractéristiques physiques de l’écoulement.Un nombre de Reynolds croissant indique une turbulence croissante de l’écoulement.

Il est défini comme:

où:
V est la vitesse d’écoulement,
D est unedimension linéaire caractéristique, (longueur parcourue du fluide;diamètre hydraulique,etc.)
ρ densité du fluide (kg / m3),
μ viscosité dynamique (Pa.s),
ν viscosité cinématique ( m2/ s);ν = μ / ρ.

Débit laminaire ou turbulent

Écoulement laminaire:

  • Re <2000
  • vitesse «faible»
  • Les particules fluides se déplacent enligne droite
  • Les couches d’eau s’écoulent les unes sur les autres à différentes vitesses sanspratiquement aucun mélangeentre les couches.
  • Le profil de vitesse d’écoulement pour un flux laminaire dans des tuyaux circulaires est de forme parabolique, avec un débit maximal au centre du tuyau et un débit minimal au niveau des parois des tuyaux.
  • La vitesse d’écoulement moyenne correspond à environ la moitié de la vitesse maximale.
  • Une analyse mathématique simple est possible.
  • Rare en pratique dans les systèmes d’eau.

Écoulement turbulent:

  • Re> 4000
  • ‘vitesse élevée
  • L’écoulement est caractérisé par lemouvement irrégulierdes particules du fluide.
  • Le mouvement moyen est dans le sens de l’écoulement
  • Le profil de vitesse d’écoulement pour un écoulement turbulent est assez plat sur la section centrale d’un tuyau et tombe rapidement extrêmement près des parois.
  • La vitesse d’écoulement moyenne est approximativement égale à la vitesse au centre du tuyau.
  • L’analyse mathématique est très difficile.
  • Type d’écoulement le plus courant.

Nombre de Reynolds et écoulement turbulent

Laconfiguration de l’écoulement interne(par exemple, l’écoulement dans une conduite) est une géométrie pratique pour les fluides de chauffa*ge et de refroidissem*nt utilisés dans les technologies de conversion d’énergie telles queles centrales nucléaires.

En général, ce régime d’écoulement est important en ingénierie, car les tuyaux circulaires peuvent résister à des pressions élevées et sont donc utilisés pour transporter des liquides.Les conduits non circulaires sont utilisés pour transporter des gaz à basse pression, tels que l’air dans les systèmes de refroidissem*nt et de chauffa*ge.

Pourle régime d’écoulement interne,unerégion d’entréeest typique.Dans cette région, un flux amont presque non visqueux converge et pénètre dans le tube.Pour caractériser cette région, lalongueur d’entrée hydrodynamiqueest introduite et est approximativement égale à:

La longueur d’entrée hydrodynamique maximale, àReD, crit= 2300(flux laminaire), est Le= 138d, où D est le diamètre du tuyau.Il s’agit de la plus longue durée de développement possible.Dansun écoulement turbulent, les couches limites croissent plus rapidement et Leest relativement plus courte.Pour tout problème donné,Le/ Ddoit êtrevérifiépour voir si Leest négligeable par rapport à la longueur du tuyau.À une distance finie de l’entrée, les effets d’entrée peuvent être négligés, car les couches limites fusionnent et le noyau non visqueux disparaît.L’écoulement du tube est alorscomplètement développé.

Diamètre hydraulique

Ladimension caractéristiqued’une conduite circulaire étant un diamètre ordinaire D et notamment les réacteurs contenant des canaux non circulaires, la dimension caractéristique doit être généralisée.

À ces fins, lenombre de Reynoldsest défini comme:

où Dhestle diamètre hydraulique:

Le diamètre hydraulique, Dh, est un terme couramment utilisé pour gérer le débit dansdes tubes et canaux non circulaires.Le diamètre hydraulique transforme les conduits non circulaires en tuyaux dediamètre équivalent.En utilisant ce terme, on peut calculer beaucoup de choses de la même manière que pour un tube rond.Dans cette équation, A est l’aire de la section transversaleet P est lepérimètre mouilléde la section transversale.Le périmètre mouillé d’un canal est le périmètre total de toutes les parois du canal qui sont en contact avec le flux.

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Qu'est-ce qu'un nombre de Reynolds pour un écoulement turbulent - Définition (2024)

FAQs

Qu'est-ce qu'un nombre de Reynolds pour un écoulement turbulent - Définition? ›

Un nombre faible de Reynolds (≤ environ 2300) indique un écoulement laminaire, tandis qu'un nombre élevé de Reynolds (≥ environ 3000) signifie un écoulement turbulent.

Quelle est l'utilité de calculer le nombre de Reynolds de l'écoulement ? ›

Le Nombre de Reynolds (Re) est une dimension sans unité utilisée en mécanique des fluides pour caractériser le régime d'écoulement d'un fluide. Il permet de déterminer si l'écoulement est laminaire (mouvement ordonné des particules de fluide) ou turbulent (mouvement chaotique des particules de fluide).

Quand Dit-on qu'un écoulement est turbulent ? ›

Qu'est-ce qu'un écoulement turbulent ? L'écoulement turbulent dans la dynamique des fluides se définit par le mouvement irrégulier des particules du fluide. L'écoulement est chaotique, présentant des tourbillons et une forte instabilité.

Comment savoir si un écoulement est laminaire ou turbulent ? ›

On dit qu'un écoulement est laminaire si sa direction et sa vitesse changent peu, à l'opposé, un écoulement est turbulent si le fluide change beaucoup en direction et vitesse.

Quels noms Donne-t-on aux types d'écoulement de l'air ? ›

Différents écoulements
  • On appelle Écoulement le déplacement de l'air par rapport à un objet. ...
  • Écoulement turbulent. ...
  • Écoulement tourbillonnaire. ...
  • Aire.

Quelle est la relation entre la température et l'écoulement d'un fluide ? ›

Si la température augmente, les molécules du fluide s'écartent et la densité diminue. Si la température baisse, c'est l'inverse.

Quel est le rapport entre la viscosité et le taux d'écoulement ? ›

La viscosité diminue la liberté d'écoulement du fluide et dissipe son énergie. Simulation d'écoulements de fluides de viscosité très différentes. Le fluide de droite est plus visqueux que le fluide de gauche.

Quelles sont les types d'écoulement ? ›

Type d'écoulement des fluides
  • Écoulement complexe.
  • Écoulement compressible, Écoulement incompressible.
  • Écoulement de Couette.
  • Écoulement de Poiseuille.
  • Écoulement de Stokes.
  • Écoulement laminaire, Écoulement turbulent.
  • Écoulement potentiel.
  • Écoulement supersonique.

Quels sont les deux types de fluides ? ›

Un fluide est une substance déformable lorsqu'elle est soumise à une force, c'est-à-dire qu'elle a la capacité de prendre la forme du contenant dans lequel elle se trouve. On regroupe sous cette appellation les gaz, qui sont des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu ou pas compressibles.

Comment déterminer le type d'écoulement ? ›

Avec Mecaflux standard, le régime d'écoulement sur plaque est déterminé en utilisant l'étude détaillée d'une plaque. vous pouvez évaluer l'épaisseur de la couche limite, la distance critique de transition de régime laminaire à turbulent suivant le fluide, la vitesse et la rugosité de surface de votre choix .

Quelles sont les 4 forces du vol ? ›

Le principe du vol est constitué de quatre forces fondamentales : la portance, le poids, la traînée et la poussée. Ces forces travaillent ensemble dans un équilibre délicat pour déterminer la trajectoire d'un avion, la portance et le poids s'opposant l'un à l'autre et la poussée et la traînée faisant de même.

Quand Dit-on qu'un fluide est continue ? ›

Un fluide est un milieu continu : même si l'on choisit un très petit élément de volume , il sera toujours beaucoup plus grand que la dimension des molécules qui le constitue. Une gouttelette de brouillard, aussi petite soit- elle à notre échelle, est toujours immense à l'échelle moléculaire.

Comment calculer l'épaisseur de la couche limite ? ›

Sachant qu'un élément de fluide parcourt la distance x en un temps de l'ordre de x/U et que la distance sur laquelle diffuse la quantité de mouvement est de l'ordre de √ νt, l'épaisseur locale de la couche limite δ(x) doit être de l'ordre de √νx/U.

Comment calculer le taux d'écoulement ? ›

Le taux d'écoulement des stocks se calcule en divisant le nombre d'unités vendues par le nombre d'unités reçues et en multipliant par 100 le résultat obtenu.

Comment déterminer le sens de l'écoulement ? ›

Si on regarde la figure que pour un fluide qui s'écoule de façon laminaire, on peut voir que la direction de l'écoulement est capable de changer librement. Au départ, le flux est horizontal. La direction de l'écoulement change alors, de sorte que le fluide se déplace sous un angle plus élevé.

Comment déterminer le régime d'écoulement d'un fluide ? ›

- Régime laminaire : Si les filets fluides sont des lignes régulières, sensiblement parallèles entre elles, l'écoulement est dit laminaire. -Régime turbulent : Si les filets fluides s'enchevêtrent, s'enroulent sur eux-mêmes, l'écoulement est dit turbulent.

Quelle est la formule de la vitesse d'écoulement ? ›

On constate ci-dessus que l'égalité des unités ci-dessus est juste. La formule qv = v x S est donc bien cohérente. Cette formule qv = v x S est très importante. Elle nous permettra de déterminer le débit dans un conduit de section connue, si l'on arrive à y mesurer la vitesse de circulation du fluide en mouvement.

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