Come calcolare il numero di Reynolds

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Introduzione

Il numero di Reynolds è una grandezza adimensionale (letteralmente "senza dimensioni" significa che non necessita di unità di misura) utilizzata per la descrizione del modo attraverso cui un fluido in un condotto passa dal moto laminare al moto turbolento, movimenti dei quali parleremo in seguito. Essa prende il nome da Osburne Reynolds che lo studiò per primo nel 1883 grazie ai suoi numerosi esperimenti di fluidi in un condotto. Il numero di Reynolds (Re) è definito come un numero puro proporzionale tra forze d'inerzia e forze viscose. La forza d'inerzia, altrimenti detta prima legge di Newton (lo scopritore della suddetta) asserisce che un corpo rimane nel suo stato di moto rettilineo uniforme o di quiete a meno che su di esso agiscano delle forze esterne che perturbano il suo stato. Si ricorda che non è solo in assenza di forze che il sistema mantiene il suo equilibrio ma anche se la sommatoria delle forze che agiscono è nulla (forze uguali ma contrarie) La forza viscosa è la resistenza che il fluido oppone allo scorrimento come una sorta d'attrito. In questo articolo si spiegherà brevemente come calcolare il numero di Reynolds.

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Il moto laminare di un fluido in un condotto

Il moto laminare è un movimento del fluido che presuppone lo scorrimento del liquido in sovrapposizione senza mescolanza. In altri termini, il fluido si organizza in lamine (letteralmente lastre sottili) e queste lamine scorrono le une sulle altre senza che lo strato sotto si mescoli a quello sopra e viceversa.

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Il moto turbolento

In fluidodinamica si parla di regime turbolento quando il moto delle particelle che compongono il fluido si comportano in modo caotico senza seguire cioè il moto laminare. Tale movimento di particelle è dovuto al fatto che la forza d'inerzia "vince" sulla forza viscosa.

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Come calcolare il numero di Reynolds

La formula del numero di Reynolds (Re) è la seguente: Re = p (v) d / udovep è la massa volumica (kg/m al cubo) v è la velocità macroscopica (m/s) d è una grandezza che dipende dalla caratteristica del fenomenou è la viscosità dinamica (Pa·s o N·s/m2 o kg/(m·s).
Per calcolare il Re abbiamo dunque bisogno di individuare quattro variabili: p, v, d ed u. Se esse non sono già fornite è necessario misurarle e anche calcolarle. Un trucco che è possibile tenere a mente quando si studiano le formule è osservare attentamente le unità di misura. Re è un numero puro, però è calcolato a partire da grandezze che hanno unità di misura. La massa volumica, come dice il nome è composta dal rapporto tra massa (kg) e volume (m al cubo). La velocità macroscopica è definita come il rapporto tra distanza in metri (m) ed intervallo di tempo espresso in secondi (s). E così via per le altre variabili di questa formula.

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