In de hydraulica, hydrodynamica en aerodynamica wordt onderscheid gemaakt tussen laminaire en turbulente stromingen. Een laminaire stroming1 kenmerkt zich doordat de lagen van het medium (een gas of een vloeistof) zich parallel ten opzichte van elkaar voortbewegen. Er is geen of nauwelijks stroming loodrecht op de hoofdstroom. De tegenpool van laminaire stroming is turbulente stroming2. Turbulente stroming kenmerkt zich door een wervelend karakter. De stroming loopt niet gelaagd, maar verplaatst zich in wervels. Er is veel stroming loodrecht op de hoofdstroom.

cigaret
Laminaire stroming (onderaan) en turbulente stroming (bovenaan) in de rookpluim van een sigaret.

Laminaire stroming vindt vooral plaats bij lage stroomsnelheden. Wordt de snelheid groter, dan kan het type stroming ineens turbulent worden. Het moment waarop laminaire stroming overgaat in turbulente stroming, en andersom, wordt gekarakteriseerd door het dimensieloze Reynoldsgetal. Het Reynoldsgetal wordt ook gebruikt om de similariteit tussen twee stromingen aan te geven. Dit kan nuttig zijn als men het gedrag van een vliegtuigvleugel of een waterstelsel wil onderzoeken aan de hand van een schaalmodel.

wervelstroom
Een wervelstroom rond een cylinder. Dit fenomeen komt voor rond cylinders en bollen, en dit voor elke vloeistof, cylindergrootte en vloeistofsnelheid, op voorwaarde dat de stroming een Reynoldsgetal heeft die ongeveer tussen de 40 en 1000 ligt.
turbulente stroming
Visualisatie van de turbulentie die veroorzaakt wordt door een jet, gemaakt met behulp van laser-geïnduceerde fluorescentie.

Het Reynoldsgetal $$Re$$ werd vernoemd naar Osbourne Reynolds3 (1842-1912) en geeft de verhouding weer tussen de visceuze en de inertiaalkrachten in de beweging die een vloeistof maakt ten opzichte van een object. \[ Re = \frac{V \cdot L \cdot \rho}{\mu}\, \] Hierbij staat $$V$$ [$$\text{m}$$/$$\text{s}$$] voor de karakteristieke snelheid (in het geval van stroming door een buis is dit de doorsnede gemiddelde stroomsnelheid), $$L$$ [$$\text{m}$$] voor de karakteristieke lengte (in het geval van stroming door een buis is dit de diameter), $$\rho$$ [$$\text{kg}$$/$$\text{m}^3$$] voor de soortelijke massa (dichtheid) van het stromende medium en $$\mu$$ [$$\text{Pa} \times \text{s}$$] voor de dynamische viscositeit van het stromende medium. Een laag Reynoldsgetal wijst op dominante visceuze krachten die voor een constante vlotte (laminaire) stroom zorgen. Een hoog Reynoldsgetal wijst dan weer op dominante inertiaalkrachten waardoor de beweging chaostisch en moeilijk verloopt (turbulente stroming). Het omslagpunt (meestal een omslaggebied) is voor elke geometrie anders.

Invoer

Vier reële getallen $$V$$, $$L$$, $$\rho$$ en $$\mu$$ die staan voor de grootheden zoals die gebruikt worden in de formule voor het Reynoldsgetal (uitgedrukt in SI-eenheden). Elk van deze getallen staat op een afzonderlijke regel.

Uitvoer

Een reëel getal dat staat voor het Reynoldsgetal berekend op basis van de vier grootheden gegeven in de invoer. Dit getal wordt op dezelfde regel gevolgd door een spatie en tussen ronde haakjes het type stroming dat overeenkomt met het berekende Reynoldsgetal. Voor Reynoldsgetallen kleiner dan 2000 is dit laminaire stroming, voor Reynoldsgetallen tussen 2000 en 4000 is dit omslagstroming, en voor Reynoldsgetallen groter dan 4000 is dit turbulente stroming.

Voorbeeld

Invoer:

40.2
2.0
991.0
72.0

Uitvoer:

1106.616667 (laminaire stroming)

Epiloog

aansteker + kogel + kaars
Kogel door een aansteker die naast een kaars staat.