層流

非常に低いレイノルズ数で、ストークス流の球。 流体を通って移動する物体は、その動きとは反対の方向に抗力を経験する。チャネル内の流体中で発生する流れのタイプは、流体力学の問題において重要であり、その後、流体系における熱および物質移動に影響を及ぼす。 無次元Reynolds数は,完全に発達した流れ条件が層流または乱流につながるかどうかを記述する方程式の重要なパラメータである。 レイノルズ数は、流体のせん断力に対する慣性力の比であり、流体システムのスケールに関係なく、流体がどれだけ粘性であるかに対してどれだけ速く動 層流は、一般に、流体がゆっくりと移動しているか、または流体が非常に粘性である場合に生じる。 レイノルズ数が増加するにつれて、流体の流量を増加させるなど、流れはレイノルズ数の特定の範囲で層流から乱流に移行し、層流–乱流遷移範囲は流体の小さな外乱レベルまたは流れシステムの不完全性に依存する。 レイノルズ数が非常に小さく、1よりもはるかに小さい場合、流体はストークスまたはクリーピング流れを示し、流体の粘性力が慣性力を支配する。

レイノルズ数の具体的な計算、および層流が発生する値は、流れシステムと流れパターンの幾何学に依存します。

レイノルズ数の具体的な計算、およ 一般的な例はパイプを通る流れであり、レイノルズ数は次のように定義される。

r e=⁡u D H⁡=u D H⁡=Q D H⁡A,{\displaystyle\mathrm{Re}={\frac{\rho ud_{\text{H}}}{\mu}}={\frac{ud_{\text{H}}}{\nu}}={\frac{QD_{\text{H}}}{\nu A}},}

ここで、

Dhはパイプの油圧直径(m)、qは体積流量(m3)である。aはパイプの断面積(m2)です。; uの平均速度の流体(SI単位:m/s);μの動粘度の流体(Pa-s=N·s/m2=kg/m-s));νのキネマティックの粘度流体、ν=μ/ρ(m2/s)、ρの密度流体の流れ(kg/m3).

このようなシステムでは、レイノルズ数が約2,040の臨界値を下回っているときに層流が発生しますが、遷移範囲は通常1,800から2,100の間です。

流体中に懸濁された物体を過ぎた流れのような外部表面上に発生する流体システムの場合、レイノルズ数の他の定義を使用して、物体の周りの流 粒子レイノルズ数Repは、例えば、流れる流体中に懸濁された粒子に使用されるであろう。 パイプ内の流れと同様に、層流は通常、より低いレイノルズ数で発生し、乱流および渦流出などの関連現象は、より高いレイノルズ数で発生する。

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