Exercice : Calcul du nombre de Reynolds particulaire d'un cristal
Question
Calculer le nombre de Reynolds particulaire \[{\mathrm{Re}}_{p}\][1] d'un cristal assimilé à une sphère de 100 µm dans une cuve agitée (de diamètre 0,3 m) remplie d'eau (masse volumique : 1000 kg.m-3 et viscosité dynamique : 0.001 Pa.s), caractérisée par une puissance dissipée par unité de masse égale à 0,1 W/kg et un paramètre "géométrique" K égal à 5,5.
Solution
L'échelle de Kolmogorov[2] est égale à \[56,2\mu m\]. La particule « voit » donc le régime inertiel de la turbulence et non le régime visqueux. On peut calculer le nombre de Reynolds particulaire de deux façons :
La vitesse caractéristique de la particule sera égale au module de la vitesse fluctuante[4] à l'échelle de la particule :
\[{v}_{d}\mathrm{'}=A{\left(\varepsilon {d}_{p}\right)}^{1/3}\] ( on prendra \[A=1\]) soit \[0,022{\mathrm{ms}}^{-1}\]. Le nombre de Reynolds correspondant est donc \[2,2\].
Compte tenu de la relation \[\frac{{d}_{p}}{{l}_{K}}=K{\mathrm{Re}}_{p}^{3/4}{\left(\frac{{d}_{p}}{T}\right)}^{1/4}\], le nombre de Reynolds est égal à \[3,2\].
La différence entre ces deux valeurs du nombre de Reynolds est due à la valeur prise pour \[A\], laquelle est en fait proche de \[1,5\].
Remarque :
Malgré la taille relativement grande de la particule, le nombre de Reynolds particulaire[1] est faible.