Moti turbolenti

Vorrei sapere se quando si studia il regime turbolento la superficie che troviamo nella formula della resistenza è quella della sezione normale alla velocità?
Il moto turbolento inizia prima su una sfera o su una lastra piana e perchè?
Salvatore Iemmolo
7 febbraio 2005
Normalmente le forze fluidodinamiche, indipendentemente dal regime laminare o turbolento oppure che si tratti di resistenza, portanza o altro, vengono espresse nella seguente forma:
F = (ρ U2 S CF) /2

essendo ρ la densità del fluido, U la sua velocità indisturbata, S una superficie di riferimento e CF il coefficiente di forza. La natura di S dipende caso per caso dal singolo problema e ha più ragioni storiche che scientifiche.

Per esempio per una sfera si prende come superficie quella di bloccaggio, ossia quella proiettata nella direzione della velocità, per una lastra piana, invece, si prende convenzionalmente la superficie bagnata dal fluido.

Riguardo alla transizione del moto da laminare a turbolento su una lastra piana e una sfera, bisogna precisare che la natura della transizione è completamente diversa in quanto nella lastra piana è prodotta dall'instabilità dello strato limite, mentre nella sfera è innescata dalla separazione dello strato limite indotto dal gradiente avverso di pressione.

Precisato ciò, se come criterio si prende il numero di Reynolds di transizione, allora nella sfera si ha la turbolenza molto prima. Infatti, in una lastra piana la transizione alla turbolenza si ha per un numero di Reynolds di circa Re=500000 (basato sulla distanza dal bordo d'attacco della lastra), per una sfera è invece sufficiente un numero di Reynolds di qualche migliaio (basato sul diametro della sfera) per avere un flusso turbolento.

Roberto Verzicco Dipartimento di Ingegneria Meccanica Università di Roma "Tor Vergata"

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