レイノルズ数は、強制流れを記述するための無次元類似性パラメータであり、例えば、それがアルミナーまたは乱流 この記事でそれについての詳細を学びなさい。

この記事では、以下の質問に対する回答を提供しています。

• 流線とは何ですか？li>
• 層流または乱流とは何ですか？
• 実際にレイノルズ数の意義は何ですか？
• どのレイノルズ数から乱流を仮定することができますか？
• 乱流はどのような場合に有利になりますか？,

層流および乱流

粘度の定義は、流体の動きが互いにシフトする個々の層に分割できることを意味する。 このような層状流は層流とも呼ばれる。 人がそのような流れの中に導入する思考の無質量粒子を想像するならば、これらは流れとともにまっすぐな経路に沿って移動するでしょう。 これらの想像上の流路は、流線とも呼ばれます。

流線は、質量のない粒子が流体内を移動する架空の流路です！,しかしながら、高流速では、流体に乱流が生じるため、層流はもはや起こらない。 この場合、乱流について話します。 乱流は、常に存在する整然とした流れの乱れによって引き起こされる。 しかしながら、これらの外乱は、流れが層流のままであるように、流体の比較的強い内部凝集によってある程度まで補償することができる。,

しかし、高流速では、流体粒子の慣性力は非常に大きく、外乱は凝集力によって補償されなくなります。 クロスフローが形成され、これは主流れに干渉し、したがって渦の形成につながる。 このような渦または乱れが発生する流速は、動粘度によって決定される。, 結局のところ、高い動粘度は、流体の比較的強い内部凝集を意味し、これは外乱を補償することができる。

レイノルズ数

流れのタイプ（すなわち、層流または乱流かどうか）は、流体の慣性と粘度の比によって決定されます。 この比は、いわゆるレイノルズ数\(Re\)で表されます。 これは、流体の（平均）流速\(v\)および動粘度\(\nu\)によって決定される。 一方，Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数は流れの空間次元によって決定される。, パイプの場合、これはパイプの直径\(d\)です。 この文脈では、一般に、いわゆる特性長さについて話す。

動粘度は密度によって動的粘度に関連しているので、レイノルズ数は動的粘度\（\eta\）で表すこともできます。

\begin{align}
&\boxed{Re：=\frac{v\cdot d}{\nu}=\frac{v\cdot d\cdot\rho}{\eta}}~~~\text{レイノルズ数} ~~~~~ =1 \\
\end{align}

レイノルズ数は、強制流れの流れプロセスを記述するための無次元類似性パラメータです。, Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数が同一である場合にのみ，系の大きさに関係なく物理的に類似した流れ過程が得られる。

レイノルズ数はあらゆる種類の流れにとって非常に重要です。 化学工業では、例えば、気体および液体の物質は、しばしばパイプラインを通ってポンプで送られる。 しかし、化学プラントが実際の規模で建設される前に、それらは最初に小規模で試験または研究される（例えば、実験室またはパイロットプラントで）。 実際のスケールで後で同じまたは”類似した”流れの挙動を得るためには、レイノルズ数はすべてのスケールで同じでなければなりません。, したがって，Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数を小さなスケールで決定し，実スケールに適用した。

レイノルズ数は風洞や水路における模型試験にも非常に重要である。 ここでも、モデル実験のレイノルズ数が実際のレイノルズ数に対応する場合にのみ、現実に移すことができるモデル実験で有効な結果が得られます。, 流れが発生するオブジェクトの場合、レイノルズ数を計算するための特性長さ\（L\）は、流れの方向にオブジェクトの長さに対応します。

\begin{align}
&\boxed{Re=\frac{v\cdot L}{\nu}=\frac{v\cdot L\cdot\rho}{\eta}}\\
\end{align}

\end{align}

\end{align}

\end{align}

\end{align}

\end{align}

\end{align}

\end{align}

\end{align}

\end{align}

\end{align}

\end{align>

攪拌容器のレイノルズ数

化学においては、液体をパドルで混合するときに発生する攪拌槽内の流れも非常に重要です。 発生する流れのタイプは、パドルが液体を通って攪拌する速度に依存する。,

速度の基準点は、パドルの最も外側の部分です。 したがって、この速度は回転パドルの直径\(D\)と周波数\(f\)(\(v\sim D\cdot f\))に依存します。 これが流体の実際の流速ではない場合でも、実用的な理由から、この速度は依然としてレイノルズ数を定義するための流速として使用される。, 攪拌容器のこの特定のケースでは、レイノルズ数\(Re_{\text{R}}\)は次のように決定されます（周波数は毎秒の回転単位で与えられます）：

臨界レイノルズ数（層流から乱流への遷移）

層流から乱流への遷移は、異なる種類の流れについて経験的に研究されています。 パイプ内の流れの場合、層流から乱流への移行は、2300年頃のレイノルズ数で起こる。 これは臨界レイノルズ数とも呼ばれる。, 層流から乱流への移行は、10,000のレイノルズ数までの範囲であることができます。

臨界レイノルズ数は、層流が乱流に変化すると予想されるレイノルズ数です！

流体が平板上を流れるとき、レイノルズ数が100,000より大きい場合、乱流が予想される。 攪拌された容器では、臨界レイノルズ数は約10,000である。, この場合、乱流は不利である必要はありませんが、本質的に急速な混合に寄与します。

しかし、車両や飛行機の場合、乱流は最終的にエネルギーが散逸することを意味するので、一般的に不利である。 そこでこれらのオブジェクト設定を合理化し、乱流を伴う乱流しの空間を演出している。

パイプの流れの典型的なレイノルズ数

工学では、パイプを通る流れを扱うことがよくあります。 たとえば、建物の水道管やガス管を考えてみましょう。 このようなパイプでは、水の場合の流速は1m/sのオーダーである。, 水道管の内径は約20mmであり、水の動的粘度は1mPas（ミリパスカル秒）、密度は1000kg/m3であり、すでに20,000のオーダーでレイノルズ数が得られている。

同様の結果は、例えば直径50mm、流速5m/sの天然ガスパイプラインで得られ、密度0.7kg/m3、動的粘度11μpasで、レイノルズ数15,000が得られる。 これらの例は、乱流パイプ流が層流よりも技術的な実践ではるかに頻繁に発生することを示しています！