★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/m・s)
・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 2000〜4000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