Reynolds

Objetivo Visualizar e comprovar experimentalmente os regimes de escoamento laminar, de transição e turbulento de um fluido e calcular o número de Reynolds para cada regime.

Embasamento teórico Reynolds demonstrou experimentalmente a existência de dois tipos de escoamentos, o laminar e o tubular, sendo que esses dois são separados por um escoamento de transição. Para a realização do experimento foi utilizado um reservatório contendo água, sendo que a ele era ligado um tubo transparente que no final tinha uma válvula que permitia a variação da velocidade de descarga da água. No tubo era injetado um corante para se observar seu comportamento.

Com essa experiência, pode-se notar que ao se abrir pouco a válvula, velocidade de descarga pequena, forma-se um filete reto e contínuo de fluido colorido no eixo do tubo, concluindo-se que as partículas viajam sem agitações transversais, mantendo-se em lâminas concêntricas, entre as quais não há troca macroscópica de partículas, esse é o regime laminar. E ao se abrir mais a válvula, o filete começa a apresentar ondulações e finalmente desaparece a uma pequena distância do ponto de injeção, como o fluido colorido é injetado no sistema, pode-se concluir que devido a movimentos transversais do escoamento, o corante é diluído na água do tubo, esse é o regime tubular, que é caracterizado pelo movimento aleatório macroscópico das partículas. Reynolds verificou que o fato de o movimento ser laminar ou turbulento depende do valor do número adimensional dado por:

em que, ρ = massa específica do fluido, v = velocidade média através de uma seção transversal,
D = diâmetro, μ = viscosidade dinâmica do fluido, ν = viscosidade cinemática.

Essa expressão é chamada de número de Reynolds e mostra que o tipo de escoamento depende do conjunto de grandezas e não somente de cada uma delas. Reynolds ainda verificou que no caso de tubos, seriam observados os seguintes valores: Re < 2000