'레이놀즈 수'란 무엇인가

레이놀즈 수(Reynolds number)는 유체의 흐름이 층류인지 난류인지를 결정하는 무차원 수로, 유체의 관성력과 점성력의 비율을 나타낸다. 이 수치는 유체 역학에서 매우 중요한 역할을 하며, 다양한 공학 분야에서 유체의 행동을 예측하기 위해 사용된다.

 

 

레이놀즈 수는 다음과 같은 식으로 정의된다

• Re는 레이놀즈 수이다.
• ρ는 유체의 밀도(kg/m³)이다.
• v는 유체의 속도(m/s)이다.
• L는 대표적인 길이(예: 파이프 직경)이다(m).
• μ는 유체의 동점성계수(Pa·s 또는 N·s/m²)이다.
• ν는 유체의 동점성(m²/s)으로, ν=μ/ρ로 정의된다.

 

레이놀즈 수의 값에 따라 유체의 흐름 상태를 구분할 수 있다

1. 층류(Laminar flow): 레이놀즈 수가 낮은 경우(보통 2,000 이하), 유체의 흐름은 순서정연하고 평행한 층을 이루며 흐른다. 이 상태에서는 유체의 각 층이 서로 미끄러지듯 움직이며 혼합이 거의 일어나지 않는다.
2. 전이 영역(Transitional flow): 레이놀즈 수가 중간 범위(대략 2,000에서 4,000 사이)에 있는 경우, 유체 흐름은 층류와 난류 사이의 전이 상태를 보인다. 이 영역에서는 흐름이 불규칙하게 변하기 시작한다.
3. 난류(Turbulent flow): 레이놀즈 수가 높은 경우(보통 4,000 이상), 유체의 흐름은 불규칙하고 혼합이 강하게 일어난다. 난류에서는 유체 내에서 에너지 손실이 층류에 비해 훨씬 크며, 유체 입자들은 불규칙적인 방향으로 움직인다.

레이놀즈 수는 파이프 내의 유체 흐름뿐만 아니라 항공기 주변의 공기 흐름, 배의 선체 주변의 물 흐름 등 다양한 상황에서 유체의 거동을 이해하는 데 중요한 도구로 활용된다.

 

 

 

 

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