1. 레이놀즈 수 (Reynolds Number, Re)
ㅇ 유동(유체 흐름)이 층류인지 난류인지 판단하는 무차원 척도
- 유동의 관성력(대류와 관련됨)이 점성력에 비해 얼마나 큰가를 나타내는 척도
* 1980년대 Osborne Reynolds(1842~1912)에 의해 수행된 실험의 결과로써 정립됨
. 유리관 내를 흐르는 유동에 염료를 주입함으로써, 유동 영역 확인
ㅇ (표현식)
[# Re = \frac{\small{관성력}}{\small{점성력}} = \frac{\small{추진력}}{\small{저항력}}
= \frac{ρvL}{μ} = \frac{vL}{ν} #]
- {#ρ#} : 유체의 밀도 (kg/m³)
- {#v#} : 평균 유동 속도 (m/s)
. 통상, 파이프 유동 단면에서 유량의 속도 분포에 대한 적분에 의해 구해짐
- {#L#} : 평균 유동의 기하학적 특성 길이 (m)
- {#μ#} : 점성 계수 (Pa sec)
. 유체의 역학적 (또는,절대) 점성 계수 (Dynamic Viscosity) 라고도 함
- {#ν = μ/ρ#} : 동 점성 계수 (m²/s)
. `점성 확산 계수`, `운동량 확산 계수`로써의 의미를 가짐 (Kinematic Viscosity)
ㅇ (층류,천이,난류의 구분)
- 유동의 레이놀즈수가 낮다면 (레이놀즈 수 < 약 2000), => 층류 (Laminar Flow)
. 유체 입자들이 평행한 층을 이루며 질서 있게 흐름 (유체 층 간 입자 혼합이 적음)
. 점성력이 지배적
- 유동의 레이놀즈수가 높다면 (레이놀즈 수 > 약 4000), => 난류 (Turbulent Flow)
. 유체 흐름이 불규칙하고, 와류(Vortex),소용돌이가 형성됨 (유체 층 간 입자의 맹렬한 혼합)
.. 유체 입자들 간의 운동량 전달을 높힘 (파이프 벽면과의 마찰력을 크게 함)
. 점성력보다 관성력이 지배적
- (레이놀즈 수 약 2000~4000), => 천이 영역 (Transition Region)
. 층류에서 난류로 전환되는 불안정한 구간