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과학

레이놀즈 수

레이놀즈 수과학
영문명
Reynolds number
기호
Re
정의
Re = ρuL/μ
필요한 기준
대표 속도와 특성 길이
레이놀즈 수는 유체 흐름에서 관성 효과와 점성 효과의 상대적인 크기를 나타내는 무차원 수다. 밀도, 대표 속도, 특성 길이, 점성 계수로 정의하며 흐름의 유사성과 층류 및 난류를 분석하는 데 쓰인다.

식의 네 가지 양

ρ는 밀도, u는 대표 속도, L은 특성 길이, μ는 동점성이 아닌 점성 계수다. 모두 일관된 단위를 사용하면 Re에는 단위가 남지 않는다. 특성 길이는 문제의 형상과 비교 목적에 따라 정하므로 어떤 길이를 사용했는지 밝혀야 한다.

가상의 흐름 계산

밀도가 1000 kg/m³, 속도가 0.5 m/s, 특성 길이가 0.01 m, 점성 계수가 0.001 Pa s라고 가정하면 Re는 5000이다. 같은 수치를 계산하더라도 다른 길이 정의를 사용한 자료와는 그대로 비교하지 않는다.

층류와 난류의 판단

레이놀즈 수는 점성의 상대적 중요성과 흐름의 전이를 논의하는 핵심 지표다. 다만 모든 형상에 적용되는 하나의 보편적인 전이 수치가 있는 것은 아니다. 관 내부 흐름의 기준을 물체 주변 흐름에 무조건 옮겨 써서는 안 된다.

모형 실험에서의 역할

축소 모형의 크기와 유속이 실제 장치와 달라도 레이놀즈 수를 맞춰 점성 효과의 상대적 크기를 비교할 수 있다. 그러나 다른 조건까지 자동으로 같아지는 것은 아니다. 압축성이 중요하면 마하 수처럼 별도의 유사성 조건도 함께 고려한다.

관련 문서

마하 수 / 점성 / 밀도 / 속도 / 유체 / 유량 / 층류 / 난류 / 차원