La vitesse critique est la vitesse et la direction auxquelles l'écoulement d'un liquide à travers un tube passe de lisse, ou "laminaire", à turbulent. Le calcul de la vitesse critique dépend de plusieurs variables, mais c'est le nombre de Reynolds qui caractérise l'écoulement du liquide à travers un tube comme étant soit laminaire, soit turbulent. Le nombre de Reynolds est une variable sans dimension, ce qui signifie qu'il n'a pas d'unités qui lui sont attachées.
Si vous vouliez trouver la vitesse critique de l'eau se déplaçant dans une section de tuyau, nous allons commencer par utiliser la formule de base pour calculer la vitesse critique: Vcrit = (Nr_µ) / (D_ρ). Dans cette équation, Vcrit représente la vitesse critique, Nr représente le nombre de Reynolds, µ (mu) représente le coefficient de viscosité (c'est-à-dire, la résistance à l'écoulement) pour un liquide donné, D représente le diamètre intérieur du tuyau, et (rho) représente la densité du liquide. La variable µ (mu) est mesurée en mètres carrés par seconde et la densité du liquide donné est mesurée en kilogrammes par mètre carré.
Supposons que vous ayez une section de tuyau de deux mètres de long avec un diamètre intérieur de 0,03 mètre et que vous vouliez connaître la vitesse critique de l'eau traversant cette section de tuyau à une vitesse de 0,25 mètre par seconde, représentée par V. Bien que µ varie avec la température, sa valeur typique est de 0,00000114 mètres carrés par seconde, nous utiliserons donc cette valeur dans cet exemple. La densité, ou, de l'eau est d'un kilogramme par mètre cube.
Si le nombre de Reynold n'est pas donné, vous pouvez le calculer en utilisant la formule: Nr = ρ_V_D/µ. L'écoulement laminaire est représenté par un nombre de Reynold inférieur à 2 320 et l'écoulement turbulent est représenté par un nombre de Reynold supérieur à 4 000.
Branchez les valeurs pour chacune des variables de l'équation du nombre de Reynold. Après avoir inséré les valeurs, le nombre de Reynold est 6 579. Parce qu'il est supérieur à 4 000, l'écoulement est considéré comme turbulent.
Insérez maintenant les valeurs dans l'équation de vitesse critique, et vous devriez obtenir: Vcrit = (6,579_0,000000114 mètres/seconde carré) / (0,03 mètres_1 kilogramme/mètre cube) = 0,025 mètres/seconde.