Il moto di un fluido viscoso e incomprimibile può avere due regimi
diversi in uno stesso condotto: il regime laminare, nel quale gli strati
cilindrici coassiali hanno velocità crescente da zero per lo strato
aderente alle pareti del tubo al valore massimo corrispondente all'asse;
il regime vorticoso o turbolento, in cui gli strati liquidi acquistano
velocità quasi uguale alla massima a breve distanza dalle pareti e
inoltre si formano vortici visibili all'interno del liquido.
Gli sforzi di taglio tra strati adiacenti di fluido, nel flusso laminare,
sono causati in parte dalle forze molecolari di coesione e in parte da
scambi di quantità di moto dovuti al passaggio (per diffusione) di
molecole tra strati a differenti velocità. Nel flusso turbolento,
invece, gli sforzi di taglio sono causati dallo scambio di quantità
di moto associato ad intere porzioni di fluido che si spostano.
Si osserva sperimentalmente che un flusso laminare, al variare
di certe condizioni, può diventare turbolento.
Osborne Reynolds, attorno al 1883, studiò sperimentalmente e
teoricamente la natura di queste condizioni: attraverso esperimenti nei
quali un flusso d'acqua di velocità regolabile era reso osservabile
iniettandovi dei coloranti, egli ricavò la formula di un parametro
adimensionale che caratterizza il tipo di moto del fluido:
è la sua densità,
è il suo coefficiente di viscosità e d una
grandezza
caratteristica del solido (per una tubatura cilindrica, ad esempio,
quest'ultimo può essere identificato con il diametro).
Sperimentalmente è stato dimostrato che per tubature rettilinee di
sezione circolare il flusso della corrente fluida sarà laminare
per valori di NR inferiori a 2000, mentre sarà
turbolento per valori di NR superiori a 3000.
Esercizi
Esempi
Storia
Approfondimento matematico: il
numero di Reynolds
Resistenza al moto di un corpo in un fluido
Fluidi viscosi < La legge di
Poiseuille
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