★ほぼ乱流。

■定義

・乱流:不規則性、三次元性、活発な混合、渦構造を特徴とする複雑な流れ

・層流:整然とした規則的な流れ

 

 

■レイノルズ数 (Re)

Re = ρvL÷μ (◇)

ρ: 密度 (kg/m3), v: 平均速度 (v/m), L: 長さ=流れた距離など (m), μ: 粘性係数 (kg/ms)

 

分母が粘性力(周りと同様に動く力)、分子が慣性力(周りと別に動く力)を表す

大きくなると乱流になることを意味する

 

・円柱内では、Re が 20004000以上となると乱流になることが知られている
⇒ほぼ乱流である 

 

 

■レイノルズ数の導出

流体の運動量の流れを示す方程式:ネビエ−ストークス方程式

⇒特定のパラメータを両辺にかけ、方程式を無次元化する

唯一でてくるパラメータが、(◇の右辺)

⇒これをReとした

 

・よって、レイノルズ数が等しく、境界条件も同じ場合、流れは相似であると言える

(厳密にはマッハ数が等しい必要がある;マッハ数の分母は音速であり、ほぼ0となる)
 

・流体運動をシュミレートする時、乱流は複雑でスーパーコンピューターが必要

⇒一般的には、平均化したモデルを用いる

流体の特性としてはレイノルズ数のみ変化させれば良く、実用的。



参照 wiki、cybernet解析講座