[유체역학] 레이놀즈 수(Reynold's number)

이번 포스팅에서는 레이놀즈 수에 대해 알아보도록 합시다.

 

 레이놀즈 수(Reynold's number)

레이놀즈 수는 층류와 난류를 구분하는 척도가 되는 값으로,

 

일반적으로 $Re$로 표기하며 무차원의 수입니다.

 

여기서 층류(laminar flow)란,

 

유체 입자들이 질서정연하게 층과 층이 미끄러지면서 흐르는 유동상태를 말하며,

 

난류(turbulent flow)란,

 

유체 입자들이 불규칙하게 섞여서 흐르는 유동상태를 말합니다.

 

아무래도 난류 유동은 불규칙하기 때문에 유체역학적으로 층류에 비해 해석이 어렵습니다.

 

 공식과 물리적인 의미

레아놀즈 수는 아래와 같은 공식으로 계산합니다.

 

$Re=\frac{Vd}{ν}=\frac{\rho Vd}{\mu}$

 

여기서,

$\rho$ : 밀도 $(Ns^2/m^4)$

$d$ : 관의 직경 $(m)$

$\nu$ : 동점성계수 $(m^2/s)$

$\mu$ : 점성계수 $(Ns/m^2)$

$V$ : 유체의 평균속도 $(m/s)$

입니다.

 

식에서 짐작할 수 있다시피,

 

레이놀즈 수는 $\frac{관성력}{점성력}$의 형태로 이루어져 있습니다.

 

즉, 관성력과 점성력의 비를 말하며, 점성력이 큰 경우 $Re$는 작아지고,

 

그 유동은 층류 유동이 됩니다.

 

일반적으로 레이놀즈 수로 유체의 유동상태를 판별할 때에 아래와 같은 기준으로 구분합니다.

 

- $Re <$ 2100 : 층류 유동

 

- 2100 $< Re <$ 4000 : 천이구역 (층류 -> 난류)

 

- 4000 $< Re$ : 난류유동

 

 

여기까지 레이놀즈 수에 대해 알아보았습니다.