Fluxo Laminar vs Fluxo Turbulento
Fluid Dynamics é uma parte importante da física clássica, e as aplicações vão da irrigação à fisiologia humana. Tem contribuições significativas de engenharia nas áreas aeroespacial, marinha, irrigação, hidráulica e muitas outras disciplinas.
O fluxo do fluido varia de um estado para outro e, para facilitar a análise, o fluxo é categorizado em diferentes regimes, onde as propriedades do fluido, como velocidade, pressão, densidade e viscosidade, caracterizam cada regime. O fluxo turbulento e o fluxo laminar são as duas principais classes de regimes de fluxo.
O que é Fluxo Laminar?
Quando as partículas do fluido escoam sem cruzar as trajetórias umas das outras e a velocidade da partícula é sempre tangencial à trajetória da partícula, diz-se que o escoamento é aerodinâmico. Quando ocorre o fluxo aerodinâmico, as camadas de partículas de fluido tendem a deslizar sobre a partícula adjacente sem perturbar o movimento das demais, e isso ocorre em camadas ou lâminas de fluxo de fluido. Esse fluxo é conhecido como fluxo laminar. O fluxo laminar ou fluxo aerodinâmico ocorre quando a velocidade do fluido é relativamente baixa.
No escoamento laminar, a camada em contato com uma superfície estacionária tem velocidade zero e, na direção perpendicular à superfície, a velocidade das camadas tende a aumentar. Além disso, a velocidade, pressão, densidade e outras propriedades dinâmicas dos fluidos permanecem in alteradas em todos os pontos do espaço do fluxo.
O número de Reynolds é uma indicação de quão bom um fluido pode sofrer fluxo laminar. Quando o número de Reynolds é baixo, o escoamento tende a ser laminar, e as forças viscosas são a forma dominante de interação entre as camadas. Quando o número de Reynolds é alto, o escoamento tende a ser turbulento, e as forças inerciais são a forma dominante de interação entre as camadas.
O que é Fluxo Turbulento?
Quando as propriedades do fluido em um fluxo variam rapidamente com o tempo, ou seja, quando as mudanças na velocidade, pressão, densidade e outras propriedades do fluxo mostram mudanças aleatórias e arbitrárias, o fluxo é conhecido como fluxo turbulento.
O fluxo de fluido dentro de um tubo cilíndrico uniforme com comprimento finito, também conhecido como fluxo de Poiseuille, terá turbulência no fluxo quando o número de Reynolds atingir o número crítico 2040. No entanto, geralmente, o fluxo pode não ser explicitamente ser turbulento quando o número de Reynolds for maior que 10000.
Um escoamento turbulento é caracterizado por sua natureza aleatória, difusividade e vorticidade. O fluxo contém redemoinhos, correntes cruzadas e vórtices.
Qual é a diferença entre fluxo laminar e turbulento?
• No escoamento laminar, o escoamento ocorre em baixas velocidades e baixo número de Reynolds, enquanto o escoamento turbulento ocorre em altas velocidades e alto número de Reynolds.
• No escoamento laminar, a trajetória das linhas de fluido é regular e raiada onde não há perturbação lateral das trajetórias de fluido e o fluido escoa em camadas. No escoamento turbulento, o padrão de escoamento é irregular e caótico, onde ocorrem vórtices, vórtices e correntes cruzadas.
• No escoamento laminar, as propriedades do fluido em um ponto no espaço permanecem constantes com o tempo enquanto, no escoamento turbulento, as propriedades do fluido em um ponto são estocásticas.
