Fluxo Laminar e Turbulento
Na figura abaixo, temos um gráfico do número de Reynolds(Re) por fator de atrito λ. Nele é possível notar que λ é dependente de Re, mostrado pelas curvas teórica 1 e 2. O gráfico foi colocado em escala logarítmica, o que significa que para Reynolds muito pequenos, λ diminui em linha reta com o aumento de Re. O número de Reynolds crítico onde começa a transição é mostrado pela interseção da linha vermelha com o eixo x. O valor é próximo de 2300. Após esse valor, ocorre um aumento acentuado de λ. Contudo, à medida que Re aumenta, λ então diminui novamente, mas não com uma inclinação tão grande como antes, e não mais em linha reta. O comportamento diferente das curvas λ (Re) para Re<Re(CRÍTICO) e Re>Re(CRÍTICO) se deve ao fato de que existem dois tipos diferentes de escoamentos.
Uma maneira de ver essa transição visualmente é através do experimento de filamento colorido, ele mostrou as duas formas diferentes de fluxo em tubos, mostrado na figura abaixo. Um tubo estreito é usado para adicionar líquido colorido à água corrente. Isso forma um filamento fino de cor que pode ser visto através das paredes transparentes do tubo e dá uma indicação do comportamento do fluxo. Em velocidades de fluxo baixas, ou mais precisamente, em números de Reynolds abaixo do número de Reynolds crítico, filamentos coloridos retos se formam e se movem com o fluxo paralelo ao eixo do tubo. Este é um fluxo em camadas, onde camadas de fluido se movem com velocidades diferentes sem grande troca de partículas de fluido perpendiculares à direção do fluxo. Também é chamado de fluxo laminar. Se a velocidade no fluxo do tubo for aumentada de forma que o número Reynolds crítico seja excedido, o retrato do fluxo muda drasticamente. Os filamentos coloridos realizam movimentos transversais altamente irregulares, que rapidamente levam a uma dispersão completa e vibrante da cor. Este agora é um fluxo turbulento, caracterizado por um alto movimento irregular, aleatório e flutuante. É sobreposto ao fluxo básico regular e leva a grandes quantidades de mistura perpendicular à direção do fluxo no tubo.
No vídeo abaixo é mostrado o experimento ocorrendo para vários números de Reynolds. Nele a torneira é submetida a vários fluxo e há uma linha azul, que possibilita visualizar os tipos de fluxo.
