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Nombre de Reynolds : écoulement laminaire ou turbulent ?

Calculez le nombre de Reynolds d'un fluide dans une conduite, le long d'une plaque ou autour d'une sphère, voyez si l'écoulement est laminaire ou turbulent et obtenez le coefficient de perte de charge.

Mis à jour le
Vos paramètres
Géométrie
kg/m³

Valeur hors limites

mPa·s

Valeur hors limites

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Valeur hors limites

Résultats

Nombre de Reynolds

24 905

Plus de 4 000 en conduite : écoulement turbulent
Viscosité cinématique ν = μ ÷ ρ
1,004 mm²/s
Coefficient de perte de charge de Darcy (conduite lisse)
0,0244
Turbulent : formule de Haaland pour une conduite lisse ; une conduite rugueuse a une valeur plus élevée
Vitesse à laquelle l'écoulement en conduite deviendrait turbulent (Re = 2 300)
0,0924

Écoulement régulier ou désordonné ?

Ouvrez un robinet doucement : le filet d’eau est lisse et transparent. Ouvrez-le en grand : il devient irrégulier et bruyant. Ce basculement se produit aussi dans les canalisations, les rivières, les gaines de ventilation et les vaisseaux sanguins, et il change tout, du coût de pompage aux échanges de chaleur. Le nombre de Reynolds indique de quel côté se trouve un écoulement.

La formule

Re = ρ × v × L ÷ μ = v × L ÷ ν

  • ρ est la masse volumique du fluide (kg/m³) ;
  • v la vitesse d’écoulement (m/s) ;
  • L la longueur caractéristique : diamètre intérieur de la conduite, distance au bord d’attaque d’une plaque ou diamètre d’une sphère ;
  • μ la viscosité dynamique (Pa·s), et ν = μ ÷ ρ la viscosité cinématique.

Les unités s’annulent : Re est sans dimension. Deux écoulements de même forme et de même nombre de Reynolds se comportent de la même façon, ce qui permet de tester des maquettes en soufflerie.

Seuils selon la géométrie

Géométrie Laminaire Turbulent
Conduite moins d’environ 2 300 plus d’environ 4 000
Plaque plane moins d’environ 500 000 plus d’environ 500 000
Sphère écoulement rampant sous 1 sillage turbulent au-delà d’environ 1 000

Exemple

De l’eau à 20 °C (masse volumique 998 kg/m³, viscosité 1,0 mPa·s) circule à 1 m/s dans un tube de 25 mm de diamètre intérieur :

Re = 998 × 1 × 0,025 ÷ 0,001002 ≈ 24 900

L’écoulement est nettement turbulent. Pour qu’il reste laminaire dans ce tube, il faudrait une vitesse inférieure à environ 0,09 m/s.

Pertes de charge

Le calculateur donne aussi le coefficient de perte de charge de Darcy, utilisé pour calculer la chute de pression dans une conduite. En régime laminaire, il vaut exactement 64 ÷ Re. En régime turbulent, il est estimé par la formule de Haaland pour une conduite lisse ; les tubes réels, surtout en acier ancien, sont plus rugueux et ont des pertes plus élevées. Dans l’exemple, f ≈ 0,024.

Viscosités usuelles à température ambiante

L’eau vaut environ 1,0 mPa·s et l’air 0,018 mPa·s, mais l’air est si léger que sa viscosité cinématique est environ 15 fois celle de l’eau. L’huile d’olive est autour de 80 mPa·s et la glycérine de 1 400 mPa·s. La viscosité des liquides baisse vite quand ils se réchauffent : utilisez des valeurs à la bonne température pour un calcul précis.

Questions fréquentes

Qu'est-ce que le nombre de Reynolds ?

Un nombre sans dimension, Re = ρvL ÷ μ, qui compare l'inertie d'un fluide en mouvement à sa viscosité. Osborne Reynolds a montré en 1883, en injectant de l'encre dans de l'eau circulant dans des tubes de verre, que le passage d'un écoulement régulier à un écoulement désordonné dépend de ce rapport et non de la seule vitesse.

À partir de quel nombre de Reynolds l'écoulement en conduite est-il turbulent ?

En dessous d'environ 2 300, l'écoulement est laminaire : les couches de fluide glissent les unes sur les autres. Au-delà d'environ 4 000, il est turbulent. Entre les deux, il peut basculer d'un régime à l'autre selon l'entrée de la conduite, les vibrations et la rugosité.

Quelle longueur faut-il saisir ?

Le diamètre intérieur pour une conduite, la distance au bord d'attaque pour une plaque plane, et le diamètre pour une sphère ou une particule. Les seuils diffèrent selon la géométrie : choisissez la bonne dans le calculateur.

L'eau d'une installation domestique coule-t-elle en régime laminaire ?

Presque jamais. De l'eau à 1 m/s dans un tube de 25 mm donne un nombre de Reynolds d'environ 25 000, donc un écoulement turbulent. Le régime laminaire concerne les écoulements très lents ou très visqueux : miel, huile dans un tube fin, sang dans les petits vaisseaux.

Ce calculateur vous a-t-il été utile ?

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Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.