Analogía de Reynolds
La analogía de Reynolds es conocida popularmente por relacionar el impulso turbulento y la transferencia de calor. [1] Esto se debe a que en un flujo turbulento (en una tubería o en una capa límite) el transporte de cantidad de movimiento y el transporte de calor dependen en gran medida de los mismos remolinos turbulentos : los perfiles de velocidad y temperatura tienen la misma forma.
El supuesto principal es que el flujo de calor q / A en un sistema turbulento es análogo al flujo de momento τ, lo que sugiere que la relación τ / (q / A) debe ser constante para todas las posiciones radiales.
Los datos experimentales para las corrientes de gas concuerdan aproximadamente con la ecuación anterior si los números de Schmidt y Prandtl están cerca de 1.0 y solo hay fricción superficial en el flujo que pasa por una placa plana o dentro de una tubería. Cuando están presentes líquidos y / o está presente arrastre de forma, se sabe convencionalmente que la analogía no es válida. [1]
En 2008, se revisó la forma cualitativa de validez de la analogía de Reynolds para el flujo laminar de fluido incompresible con viscosidad dinámica variable (μ). [2] Se demostró que la dependencia inversa del número de Reynolds ( Re ) y el coeficiente de fricción cutánea ( c f ) es la base para la validez de la analogía de Reynolds, en flujos convectivos laminares con constante y variable μ. Para μ = const. se reduce a la forma popular del número de Stanton ( St ) aumentando al aumentar Re , mientras que para la variable μ se reduce a St aumentando al disminuir Re . En consecuencia, la analogía de Chilton-Colburn de St • Pr 2/3aumentar al aumentar c f es cualitativamente válido siempre que la analogía de Reynolds sea válida. Además, la validez de la analogía de Reynolds está vinculada a la aplicabilidad del teorema de producción mínima de entropía de Prigogine. [3] Por lo tanto, la analogía de Reynolds es válida para flujos cercanos a desarrollados, para quienes los cambios en los gradientes de las variables de campo (velocidad y temperatura) a lo largo del flujo son pequeños. [2]