레이놀즈 수
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위 레이놀즈 수의 정의 식의 분모와 분자를 로 나누면 다음과 같이 된다.
이때 그리스 문자 는 동점성계수(kinematic viscosity)라고 한다. 위의 식은 분모가 점성력을, 분자가 관성력을 의미한다. 즉 물체의 관성이 점성에 비해서 얼마나 큰가를 나타내는 척도로 이 레이놀즈 수가 작을수록 층류(laminar flow, 유체의 유선이 유지되면서 흐르는 유동)가, 클수록 난류(turbulent flow)가 형성된다.
난류의 형성은 후류의 영향을 줄일 수 있으며, 이는 물체가 더 적은 힘으로 더 멀리 날아갈 수 있게 한다. 이에 대한 대표적인 예시로 골프공의 표면에 오목하게 패인 여러 개의 홈 부분(Dimple), 비행기 날개 윗면의 Vortex Generator가 있다.
레이놀즈 수는 유체역학에서 가장 중요한 무차원 수 중의 하나로, 이것을 가지고 나비에-스토크스 방정식으로 풀기 어려운 여러 가지 유체의 거동들을 차원 해석의 방법을 이용해서 간단한 실험으로 얻어낼 수 있다. 일반적으로 기하학적 형상이 비슷한 물체에서의 유동은 그 크기에 상관없이 비슷한 유선을 보이는데, 여기서 특정 상황에 대응하는 무차원 수를 같도록 조정하면, 실질적으로 두 경우에 대해 동일한 방정식을 푸는 상황을 만들 수 있다. 따라서 실험하기 어려운 규모의 유체의 거동을 레이놀즈 수가 같고 비슷한 형상을 가진 실험 키트를 제작하여 그대로 재현할 수 있다.
이때 그리스 문자 는 동점성계수(kinematic viscosity)라고 한다. 위의 식은 분모가 점성력을, 분자가 관성력을 의미한다. 즉 물체의 관성이 점성에 비해서 얼마나 큰가를 나타내는 척도로 이 레이놀즈 수가 작을수록 층류(laminar flow, 유체의 유선이 유지되면서 흐르는 유동)가, 클수록 난류(turbulent flow)가 형성된다.
난류의 형성은 후류의 영향을 줄일 수 있으며, 이는 물체가 더 적은 힘으로 더 멀리 날아갈 수 있게 한다. 이에 대한 대표적인 예시로 골프공의 표면에 오목하게 패인 여러 개의 홈 부분(Dimple), 비행기 날개 윗면의 Vortex Generator가 있다.
레이놀즈 수는 유체역학에서 가장 중요한 무차원 수 중의 하나로, 이것을 가지고 나비에-스토크스 방정식으로 풀기 어려운 여러 가지 유체의 거동들을 차원 해석의 방법을 이용해서 간단한 실험으로 얻어낼 수 있다. 일반적으로 기하학적 형상이 비슷한 물체에서의 유동은 그 크기에 상관없이 비슷한 유선을 보이는데, 여기서 특정 상황에 대응하는 무차원 수를 같도록 조정하면, 실질적으로 두 경우에 대해 동일한 방정식을 푸는 상황을 만들 수 있다. 따라서 실험하기 어려운 규모의 유체의 거동을 레이놀즈 수가 같고 비슷한 형상을 가진 실험 키트를 제작하여 그대로 재현할 수 있다.
일반 배관(pipe,원통형 관)의 유체를 가정할때 실험식으로 유도될 수 있다.
보통 유체의 유선이 유지되면서 흐르는 유동인 층류(laminar flow)는 2000이하이고 4000이상에서 난류(turbulent flow)가 형성된다고 실험적으로 알려져있다. 층류와 난류사이의 구간을 천이구역(Transition region)이라고 한다.[4]
[1] Basics of Fluid Mechanics ,Genick Bar-Meir 2014 GFDLhttps://open.umn.edu/opentextbooks/textbooks/85[2] 관 내에서 흐르는 유체의 경우 이것은 관의 지름이 되며, 평판의 external flow에서는 기준점으로부터의 길이가 된다.[3] 단위가 없는 상수다.[4] 화학공학소재연구정보센터 I입자운동https://www.cheric.org/files/education/cyberlecture/e200112/e200112-701.pdf
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