레이놀즈수

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레이놀즈 수에 관한 자료입니다.

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영국의 공학자. 수역학 ·유체역학 연구와 그 응용에 공헌하였으며, 특히 파이프 속을 흐르는 유체난류의 한계를 규정하는 레이놀즈수와 유체운동의 상사법칙의 발견이 유명하다. 터빈펌프 연구와 윤활이론 연구에도 뛰어난 업적을 남겼다.


유체역학에서 레이놀즈 수(Reynolds number)는 "관성에 의한 힘"과 "점성에 의한 힘(viscouse force)"의 비로서, 주어진 유동 조건에서 이 두 종류의 힘의 상대적인 중요도를 정량적으로 나타낸다.
레이놀즈 수는 유체 동역학에서 가장 중요한 무차원 수 중 하나이며, 다른 무차원 수들과 함께 사용되어 동적 상사성(dynamic similitude)을 판별하는 기준이 된다. 두 유동 패턴이 기하학적으로 상사일 때, 이 두 유동의 주요 무차원 수들이 동일한 값을 가지면, 이 두 유동이 동적 상사성을 가졌다고 말하며, 이 두 유동은 그 형태가 유사하게 된다.
레이놀즈 수는 또한 유동이 층류인지 난류인지를 예측하는 데에도 사용된다. 층류는 점성력이 지배적인 유동으로서 레이놀즈 수가 낮고, 평탄하면서도 일정한 유동이 특징이다. 반면 난류는 관성력이 지배적인 유동으로서 레이놀즈 수가 높고, 임의적인 에디나 와류, 기타 유동의 변동(perturbation)이 특징이다.
레이놀즈 수는 1883년에 이를 제안한 Osborne Reynolds (1842-1912)의 이름을 따서 명명되었다

레이놀즈 수의 정의는 다음 식과 같다.


여기에서 vs는 유동의 평균 속도, L은 특성 길이(characteristic length), μ는 유체의 점성 계수,ν는 유체의 동점성 계수, ρ는 유체의 밀도이다.
특성 길이 [편집]
예를 들어 단면이 원형인 파이프 내의 유동에 대해서는 특성 길이는 파이프의 지름이 된다. 단면이 원형이 아닌 경우 특성 길이는 수력학적 직경(hydraulic diameter)으로 정의된다.
평판 위를 흐르는 유동의 경우, 특성 길이는 평판의 길이이며, 특성 속도는 자유류(free stream)의 속도이다. 평판 위의 경계층 내에서는, 유동이 층류인가 난류인가 하는 것은 평판의 앞전(leading edge)부터 측정한 길이에 대한 레이놀즈 수에 의해 결정 된다.

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