Flujo turbulento y suave de agua de un grifo

De ninguna manera es seguro que cuando abre el grifo, el flujo sea automáticamente turbulento (aunque según su imagen superior parece serlo). Abra un poco el grifo para permitir que salga un chorro continuo de agua y verá que el flujo no es turbulento sino laminar.

Si el flujo a través de una tubería (y por extensión cuando sale de esa tubería) es turbulento o no depende del número de Reynolds adimensional:

$Re=\large{\frac{vD}{\nu}}$.

Dónde$v$es la velocidad del flujo,$D$el diámetro de la tubería y$\nu$la viscosidad cinemática del fluido.

en bajo$Re$números (más o menos inferiores a$\text{2000}$), dominan las fuerzas de arrastre viscoso y el flujo es laminar (no turbulento).

en alto$Re$números (aproximadamente más altos que$\text{2400}$), dominan las fuerzas de inercia inercial, que tienden a producir remolinos caóticos, vórtices y otras inestabilidades de flujo y el flujo es turbulento.

Creo que lo que está sucediendo en su experimento es que al colocar un trozo de tela en el grifo, está restringiendo ligeramente el flujo, lo que reduce la velocidad del flujo.$v$y reduciendo el número de Reynolds, de modo que$Re < \text{2000}$y el flujo se vuelve laminar, o al menos menos turbulento.

Ciertamente, cualquier cosa por la que haga fluir el agua, ya sea un trozo de tubería adicional, una curva o un trozo de tela, presenta una resistencia al flujo y, en igualdad de condiciones, todo lo demás dará como resultado una velocidad de flujo reducida.

Si bien estoy seguro de que las respuestas anteriores son perfectamente precisas y casi completas, tengo una teoría.

Cuando el agua sale de la tubería, tiene propiedades de flujo laminar y caótico. Ciertamente, al menos parte del agua será laminar. Lo que la hace turbulenta es el agua que no sigue el camino recto.

Al colocar un trozo de tela flexible en el exterior del flujo, donde las partículas de agua caóticas son obvias, el calcetín atrapa y absorbe su energía cinética. El agua que golpea el calcetín tiene un cambio repentino de impulso donde solo quedan los vectores paralelos a los flujos laminares, empujando así el agua en la dirección deseada sin toda la turbulencia.

Mi razonamiento: si coloca la tela en el centro del flujo donde fluyen predominantemente las partículas laminares, el agua se rociará por todas partes ya que la energía del agua cambia de impulso y solo puede ir en direcciones no laminares. Así es como una pistola rociadora puede hacer que el agua se abra en forma de abanico, forzando el agua alrededor de una barrera en el centro. Y así mismo, cuando abres la boquilla por completo, el agua se obstruye por los lados, pero no por el medio y sale suave.