레이놀즈 수는 표면에서의 유체의 흐름이 층류인지 난류인지 여부를 나타내는 치수가없는 양입니다.
과학의 세계는 숫자로 가득합니다. 특정 프로세스 또는 엔티티를 정의하는 데 사용되는 다양한 매개 변수가있어 정보의 흐름을 매우 간단하게 만들었습니다. 보편적으로 받아 들여지는 규범과 단위는 인류의 발전에서 중요한 역할을 해왔습니다. 과학적 용어가 어디에서나 같은 것을 의미하기 때문에 전 세계 다른 실험실에서 일하는 과학자 팀은 연구를 효율적으로 공유 할 수 있습니다.
.과학 분야에서 널리 사용되는 이러한 매개 변수 중 하나는 레이놀즈 번호입니다. 1851 년 George Stokes가 처음 소개 한 Reynolds 번호의 개념은 19 세기 후반 에이 아이디어를 대중화 한 혁신가 Osborne Reynolds의 이름을 따서 명명되었습니다. 오늘날 그것은 과학 및 공학 분야에서 교육을 추구하는 사람에게 가장 먼저 가르친 것 중 하나입니다. 그래서…이 특별한 레이놀즈 번호는 무엇입니까?
레이놀즈 번호는 무엇입니까?
물체가 모든 종류의 환경에서 움직일 때마다 주변 환경의 조건을 변경하므로 이러한 변화의 결과로 생성 된 힘이 적용됩니다. 예를 들어 수영 선수가 수로를 가로 질러 움직이는 것을 고려하십시오. 그는 물을 통과 할 때 물 분자를 그들의 위치와 물 분자를 대체하여 수영 선수의 움직임에 대한 힘 (또는 저항)을 발휘하여 초기 위치를 다시 인출하려고 노력합니다. 그러한 물체가 그러한 유체를 가로 질러 흐르면, 흐름에 대한 저항과 그 흐름 패턴은 reynolds 번호라는 치수가없는 수량으로 예측됩니다. 이 개념은 자체 분자가없는 진공을 제외한 모든 환경에서 모든 물체의 움직임에 적용됩니다. 센서의 레이놀즈 수는 유체의 공기 역학 및 흐름 패턴을 예측하는 데 사용됩니다.
Reynolds 수 이해보다 과학적으로
관성력
레이놀즈 수의 과학적 정의에 따르면, 이는 이는 객체에 대한 관성 힘 사이의 비율이 점성 또는 마찰력에 대한 비율이라고 명시하고있다. 이 세력이 무엇을하는지 이해하려고 노력합시다. 일정 속도로 달리고 멈추려 고 시도하면 신체가 계속 달리기를 원하기 때문에 일정량의 힘이 필요합니다. 마찬가지로, 휴식 상태의 몸은 계속 휴식을 취하고 싶기 때문에 처음부터 달리기를 시작하기 위해 밀기 또는 어떤 유형의 힘이 필요합니다. 신체가 변화를 피하고 기존 휴식 상태 또는 운동 상태에있는 경향을 관성이라고합니다. 관성의 재산은 뉴턴에 의해 도입되었으며 물리학의 가장 근본적이고 보편적으로 적용되는 개념 중 하나입니다.
점성력
점도 또는 점성력은 관성에 비해 비교적 새로운 개념입니다. 1829 년 프랑스 물리학자인 Jean-Louis-Marie Poiseuille이 인체의 혈액 순환을 연구하면서 발견되었습니다. 유체가 변형에 대해 제공하는 저항을 측정합니다. 유체가 움직일 때, 유체의 자유로운 움직임을 막으려는 다른 층 사이에 마찰이 있습니다. 이 마찰력은 점도 측면에서 정량화되며, 이는 종종 액체의 경우 '두께'로 기인합니다. 유체가 움직일 때, 관성력을 유지하려는 관성력과 그것을 막으려 고하는 점성 힘 사이에 지속적인 싸움이 있습니다. 레이놀즈 번호는 단순히 싸움에서 우승 한 사람의 지표입니다.
다른 유체의 점도 (사진 신용 :nasky/ shutterstock)
점성력이 지배적 인 경우, 우리는 Laminar 라는 유형의 흐름이 있습니다. . 관성력이 지배하면 흐름이 난류가됩니다. 레이놀즈 번호는이 두 가지 유형의 동작 중 어느 것이 우세 할 것인지에 대해 말합니다.
층류
층류 또는 부드러운 흐름은 이상적인 유형의 흐름을 나타냅니다. 여기서 유체는이 두 층 사이에 중단이없는 무한 평행 층으로 이동합니다. 유체는 규칙적인 경로에서 매끄럽게 이동하며 특정 입자의 위치를 언제든지 예측할 수 있습니다. 이러한 흐름에서 유체 층은 서로 미끄러지는 것으로 생각되며 점성 힘은 작동하지 않습니다. 예를 들어 튜브 나 파이프를 통해 부드럽게 흐르는 점성 유체를 고려하십시오. 점도의 결과로, 유체는 표면과 접촉하는 모서리에서 속도가 0이며, 속도는 튜브 단면의 중심을 향해 증가합니다. 이것은 층류의 완벽한 예입니다.
날개 위의 공기 흐름은 층류의 훌륭한 예입니다 (사진 크레디트 :staticflickr)
층류의 일상적인 예로는 항공기 날개 위의 공기 흐름이 포함됩니다. 레이놀즈 수와 층류의 관계는 유체가 흐르는 표면에 존재하는 시스템 유형에 따라 다릅니다. 파이프의 흐름의 경우 층류 흐름은 일반적으로 레이놀즈 번호 1800 아래에서 발생합니다. 플레이트의 흐름의 경우이 숫자는 0.5 백만으로 상승합니다.
난류 흐름
난류 흐름은 층류와 반대입니다. 여기에는 불규칙한 변동과 유체 내의 혼합이 포함되므로 경로를 예측할 수없는 경로를 만듭니다. 이러한 방전은 유체 속도와 압력의 전례없는 혼란스러운 변화를 특징으로합니다. 유체의 입자는 과도한 운동 에너지를 가지므로 표면의 점도를 극복하는 데 도움이됩니다. 예를 들어 댐을 고려하십시오. 게이트가 갑자기 열리면 물이 임의의 순서로 분출되어 가능한 공간을 차지합니다. 이것은 난류 흐름의 예입니다. 강과 바람의 흐름은 전류가 부드럽게 보이더라도 이런 의미에서 일반적으로 난류입니다.
댐 워터 릴리스- 난류 흐름 (사진 크레디트 :NAMO 주식/ 셔터 스톡)
난류 흐름에 대한 레이놀즈 수는 다시 한 번의 시스템 유형에 따라 다릅니다. 파이프의 흐름의 경우, 난류 흐름은 일반적으로 2100보다 큰 레이놀즈 수에 대해 발생합니다.이 경우 1800-2100 범위를 전이 영역이라고하며 매우 복잡한 현상입니다. 플레이트 위의 흐름의 경우, 0.5 백만은 임계 레이놀즈 수이며, 그 수치 위에서 발생하는 모든 흐름은 본질적으로 난류입니다.
