Calculateur de Nombre de Rayleigh

Le nombre de Rayleigh (RN) est un nombre sans dimension en dynamique des fluides qui caractérise l'état d'écoulement dans une couche de fluide. Il indique le rapport entre l'écoulement entraîné par la flottabilité, la force visqueuse et la diffusivité thermique dans le fluide. Ce nombre est crucial pour déterminer le début de la convection dans la couche de fluide.

Contexte historique

Le concept de nombre de Rayleigh doit son nom à Lord Rayleigh, un physicien britannique qui a apporté des contributions significatives à la compréhension de la dynamique des fluides et du transfert de chaleur. Cette grandeur sans dimension est fondamentale dans l'étude du transfert de chaleur par convection et des phénomènes d'écoulement de fluides.

Formule de calcul

Le nombre de Rayleigh est calculé à l'aide de la formule :

\[ RN = GN \times PN \]

Où :

• \(RN\) = nombre de Rayleigh
• \(GN\) = nombre de Grashof
• \(PN\) = nombre de Prandtl

Exemple de calcul

Étant donné un nombre de Grashof de 2,5 et un nombre de Prandtl de 3,75, le nombre de Rayleigh peut être calculé comme suit :

\[ RN = 2,5 \times 3,75 = 9,375 \]

Importance et scénarios d'utilisation

Le nombre de Rayleigh est utilisé dans :

• Analyse du transfert de chaleur : pour déterminer le mode de transfert de chaleur (conduction ou convection).
• Études environnementales : dans la modélisation des circulations atmosphériques et océaniques.
• Applications d'ingénierie : conception de systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVAC), et dans l'analyse des échangeurs de chaleur.

FAQ courantes

1. Que signifie un nombre de Rayleigh élevé ?

   • Un nombre de Rayleigh élevé indique un fort écoulement entraîné par la flottabilité, suggérant que la convection domine sur la conduction.

2. Comment le nombre de Rayleigh affecte-t-il le début de la convection ?

   • La convection se produit lorsque le nombre de Rayleigh dépasse une valeur critique, entraînant le développement de courants convectifs.

3. Le nombre de Rayleigh peut-il être appliqué à tous les fluides ?

   • Oui, le nombre de Rayleigh est applicable à n'importe quel fluide, à condition que les propriétés du fluide et la géométrie de l'écoulement soient connues.