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Física · Glosario

¿Qué es Número de Reynolds?

Definición 4.5 Física universitaria — segundo año · Capítulo 4 — Flujos viscosos

Para un flujo de celeridad característica UU y longitud LL, el número de Reynolds

Re=ρULη=ULν\mathrm{Re} = \frac{\rho UL}{\eta} = \frac{UL}{\nu}

es el cociente de los órdenes de magnitud del término inercial ρ(v→⋅grad→⁡)v→∼ρU2/L\rho(\vect v\cdot\operatorname{\vect{grad}})\vect v \sim \rho U^2/L y del término viscoso ηΔv→∼ηU/L2\eta\Delta\vect v \sim \eta U/L^2 en la ecuación de Navier–Stokes. Para Re≪1\mathrm{Re} \ll 1 la inercia es despreciable y el flujo es reptante (viscoso, reversible, suave); para Re≫1\mathrm{Re} \gg 1 la viscosidad es despreciable salvo cerca de las paredes y el flujo es el de un fluido perfecto — hasta que, más allá de un umbral del orden de 10310^3 (de 20002000 a 30003000 en una tubería, basado en el diámetro), se vuelve turbulento: no estacionario, caótico, lleno de remolinos de todos los tamaños. Entre ambos extremos, un flujo es laminar: estacionario y en capas.

Ejemplos

Ejemplo 4.6 (Números de Reynolds de flujos cotidianos)

Una bacteria (1 µm1\,\text{µ}\mathrm{m}, 30 µm/s30\,\text{µ}\mathrm{m}/\mathrm{s}, en agua): Re=3×10−5\mathrm{Re} = 3 \times 10^{-5} — vive en un mundo sin inercia, donde detener su flagelo la para en un diámetro atómico. La sangre en un capilar: 10−310^{-3}; un grano de polvo que cae: 10−210^{-2}; un pez de colores: 10310^3; un nadador: 10610^6; un coche a 30 m/s30\,\mathrm{m}/\mathrm{s} (4 m4\,\mathrm{m}): 8×1068 \times 10^6; un avión de línea: 10810^8; la corriente del Golfo: 101110^{11}. Dos flujos con la misma geometría y el mismo número de Reynolds son semejantes: eso es lo que permite ensayar en un canal un modelo de barco de 1 m1\,\mathrm{m}, o un avión en un túnel de viento.

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