¿Es el humo del cigarrillo un ejemplo de flujo turbulento?

El significado del número de Reynolds es que las ecuaciones del flujo de fluido viscoso permiten la similitud: si la geometría coincide (hasta un factor de escala) entre dos configuraciones, y los números de Reynolds coinciden, entonces las ecuaciones que describen el movimiento del fluido son las mismas en variables normalizadas, lo que significa que el carácter del movimiento (laminar o turbulento) también debe coincidir. Esto se sigue de una transformación algebraica de las ecuaciones, y no hay nada allí que prediga que el movimiento tiene que volverse turbulento por$Re$por encima de un valor particular, por ejemplo,$Re$= 1. Por otro lado, la interpretación física de$Re$como la relación entre la inercia y la disipación implica que el aumento$Re$eventualmente conducirá a una transición a la turbulencia. Sin embargo, el valor numérico de la crítica$Re$depende de la geometría. En algunos casos estándar, por ejemplo, flujo en tuberías redondas, se sabe que la transición a la turbulencia ocurre en$Re$~1000; pero esto no dice que en una configuración diferente un valor tan pequeño como$Re$~10, en el caso de un cigarrillo, no sería suficiente para hacer turbulento el flujo. Entonces, si en una configuración particular el número de Reynolds es suficiente para la transición a la turbulencia depende de un experimento (o una simulación detallada). Para un cigarrillo, los resultados experimentales, por ejemplo, en la imagen, demuestran claramente que el ascenso inicialmente laminar de la columna de aire caliente de un cigarrillo pasa a un movimiento de aire desordenado y turbulento a unos pocos cm de la punta del cigarrillo.

A continuación hay un par de videos reveladores que muestran penachos turbulentos de una vela https://www.youtube.com/watch?v=mLp_rSBzteI y de un fósforo https://www.youtube.com/watch?v=TQJAokQQbmI

En primer lugar, el humo del cigarrillo es humo del cigarrillo; no es un ejemplo, no es un flujo, y no es turbulencia. Las personas necesitan mantener los conceptos y las categorías en orden en sus cabezas, de lo contrario, solo surge una confusión total y absoluta.

Ahora, si está preguntando si el flujo de convección térmica que es inducido por el calor de un cigarrillo en el aire quieto y que se hace visible por las partículas de humo del cigarrillo es una instancia de flujo turbulento, entonces la respuesta es no. El número de Reynolds en este caso es de hecho demasiado bajo para que se desarrolle turbulencia, y las mediciones detalladas del campo de velocidad demostrarán claramente que el flujo es totalmente laminar. Ningún libro de texto responsable e incluso medianamente competente mencionaría este flujo como un ejemplo de flujo turbulento.