レイノルズ数

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レイノルズ数 (Reynolds number) とは、慣性力と摩擦力（粘性による）との比で定義される無次元数。流体力学分野、特に粘性流体を扱う場合において、相似則が成り立つかどうかなど流れの性質を調べるために利用される重要な値。飛行機の翼による空気の流れやカルマン渦などに使われている。イギリスの物理学者・技術者オズボーン・レイノルズ (Osborne Reynolds) が定義した。

[編集] 定義

しばしば Re と書かれ、次の式で表される：

$Re={UL\over (\mu /\rho)}={UL \over \nu}$

U : 特性速度 [m/s]

L : 特性長さ [m]

ν （ニュー） : 動粘性係数 [m²/s]

μ （ミュー） : 粘性係数 [Pa・s]

ρ （ロー） : 密度 [kg/m³]

（単位は SI による例）

したがって、レイノルズ数が小さいということは相対的に粘性作用が強い流れということになり、レイノルズ数が大きいということは相対的に慣性作用が強い流れだということになる。

[編集] さまざまな流れにおけるレイノルズ数

レイノルズ数は、

流体の種類と状態（→ 動粘性係数）： ν
注目部分の流速： U
注目部分の長さ： L

が決まると定まる。詳細な数字でなく、「10 の何乗」という桁数に注目することも多い。たとえば、空気中を飛行する飛行機の主翼でのレイノルズ数は 10⁶ ～ 10⁸ 程度である。一方、海水中を泳ぐシロナガスクジラでは・・・

[編集] 乱流遷移

乱流と層流を区別する指標としても用いられることがあるが、明確な区別はできない。一般的に流体が水の場合、レイノルズ数が 2,000 程度以下で層流、2,000～4,000程度を遷移領域（層流、乱流が変化する領域）、4,000程度以上を乱流とされている。空気の場合は水に比べて動粘性係数が小さくなるため、レイノルズ数が40,000以下で層流領域、50,000程度で遷移し、それ以上で乱流に発達する。