L'écoulement des fluides dans les tuyaux ou l'équipement peut être largement classé en deux régimes - lalaminar et le turbulent - dont les structures, la consommation d'énergie et les performances de transport diffèrent considérablement.

1. Flux laminaire (visqueux)

   Se produit à un faible nombre de Reynolds (RE <2000). Le fluide se déplace en couches lisses et parallèles sans mélange macroscopique entre eux; Le transfert de l'élan, de la chaleur et de la masse dans la direction radiale se déroule uniquement par diffusion moléculaire. Les forces visqueuses dominent, les pertes d'énergie sont faibles, mais les taux de transport sont lents.

2. Flux turbulent

   Se développe lorsque RE> 4000. L'inertie domine, le mouvement devient instable et les tourbillons tridimensionnels aléatoires apparaissent. Ces fluctuations améliorent considérablement le transport radial, produisant des coefficients élevés de transfert de chaleur et de masse; Cependant, ils génèrent également une dissipation supplémentaire d'énergie mécanique, se sont manifestés sous forme de plus grandes chutes de pression et de bruit.

3. Régime de transition

   Pour 2000 ≤ re <4000, l'écoulement est très sensible aux conditions d'entrée, à la rugosité de la paroi et aux perturbations externes. Il peut rester temporairement laminaire ou passer brusquement à la turbulence; La pratique d'ingénierie traite donc cette région comme turbulente pour assurer la sécurité.

4. Signification physique du numéro Reynolds

   Re = ρud / μ exprime le rapport des forces inertiales / visqueuses:

   • ρu² / d représente le terme inertiel qui pousse le fluide vers l'avant et crée des tourbillons;
   • μU / d² représente le terme visqueux qui amortit les gradients de vitesse et stabilise l'écoulement.

   Par conséquent, une RE plus élevée implique une plus grande tendance aux instabilités et aux turbulences.

5. Implications d'ingénierie
   • Les tuyaux, les échangeurs de chaleur et autres équipements sont d'abord de taille en estimant RE pour sélectionner le régime d'écoulement approprié.
   • L'écoulement turbulent permet des conceptions plus compactes mais exige une puissance de pompe ou de ventilateur plus élevée.
   • Les processus sensibles aux conditions laminaires (par exemple, les fondus élevés de polymère, la filtration de précision) doivent maintenir RE en dessous de la valeur critique pour éviter la dégradation du cisaillement ou l'élévation excessive de la pression causée par la turbulence.