レイノルズ数(読み)レイノルズすう(英語表記)Reynolds number

翻訳|Reynolds number

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

流れの中にある物体の代表的な長さを L ,代表的な流速を U ,流体の密度をρ,粘性率をμ,動粘性率を ν=μ/ρ とするとき,無次元数 RLUρ/μ=LU/ν をレイノルズ数という。レイノルズ数は,粘性流体の流れにおける粘性力と慣性力の比を表わす。したがって,レイノルズ数が小さい流れにおいては,粘性による減衰効果が大きいため,流れは安定であり,逆に,レイノルズ数が大きい流れは一般に不安定で,乱流になる場合が多い。

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デジタル大辞泉の解説

流体力学において、粘性をもつ流体ふるまいを特徴づける値。典型的な流速U、流体中の物体の大きさL、粘性率η、密度ρを用いると、無次元量の数R=ρUL/ηが導かれる。このRをレイノルズ数といい、Rを同じくする流体は物体周囲で同じような(相似関係にある)流れとなる。これをレイノルズの相似則、または流れの相似則といい、飛行機や自動車の小さな模型を用いた風洞実験などに利用される。英国物理学者・工学者レイノルズにより定義された。

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法則の辞典の解説

流体の密度と速度と長さのを流体の粘性係数で割って得られる無次元の数.記号Re もしくは N(Re) が用いられる.流体力学においてきわめて重要な数である.

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日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

液体または気体の一様な流れの中に物体を固定したときの流れを考える。このとき、流速U、物体の大きさL、流体の粘性率η、流体の密度ρを変えても、無次元量の数R=ρUL/ηが等しければ、生ずる流れのようすは同じになる。これをレイノルズの相似則といい、Rをレイノルズ数という。レイノルズ数は流体の方程式で慣性項と粘性項の比になっており、形が幾何学的に相似になっていてレイノルズ数が同じなら、無次元化した方程式が同じになることがわかる。

 レイノルズ数と流れの関係を、一様な流れの中に円柱を固定した場合で考えてみる。(1)Rが1以下のとき、流れは一様で物体の前後で対称である。(2)Rが1を超えると、円柱の後ろに渦が発生し始め、Rが大きくなるにつれ、渦は大きくなる。(3)Rが40を超えると、渦は円柱からはがれ後ろへ流されていく。これをカルマン渦という。渦は上下交互に規則的に発生し、後ろの流れ(伴流)は周期的に変化する。(4)Rが500を超えると、渦の発生は規則的でなくなり、Rが1000を超えると、いろいろなサイズの渦が不規則に発生し、流れは乱れた状態(乱流状態)になる。注意すべきは、物体からかなり離れたところでは、Rの大きさにかかわらず流れは定常的で滑らかなことである。これを層流という。

 レイノルズの相似則は、たとえば次のように利用される。飛行機にかかる空気の抵抗や揚力を求めるのに初めから大きな機体をつくる必要はない。小さな模型をつくり、それにレイノルズ数が同じになるよう流速Uの大きい空気を吹き付けてやれば、流れのようすは実際の飛行機で生ずるものと同じになるからである。空気のような粘性の小さい気体の中の小さいサイズのものの運動と、油のような粘性の大きい液体中の大きいサイズのものの運動のようすが同じであることも、レイノルズ数が同じであることから理解できる。

[池内 了]

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化学辞典 第2版の解説

記号ReNRe.ある境界面をもって流れる流体,あるいは流体中を運動する物体にはたらく慣性力と摩擦力との比を示す無次元数.境界面あるいは物体の幾何学的な代表寸法をl m,流体の線速度(または相対速度)をu m s-1,流体の密度をρ kg m-3,粘性係数をμ kg m-1 s-1 とするとき,

Reluρ/μ
となる.たとえば,円管内の流れの場合には,代表寸法としては管の内径をとる.レイノルズ数が小さいときは慣性力に対して粘性力が支配的になり,たとえ流れのはじめの部分に渦や乱れがあっても,これが粘性によって徐々に減衰し,流れは整然とした層状流れ(層流)となるが,これがある臨界値(臨界レイノルズ数)を超えるときは乱れた流れ(乱流)となり,流れを支配する法則が一変する.レイノルズ数は流体の流れを伴う種々の現象,たとえば層流か乱流かの決定,流体境界層内の速度分布,境膜の厚さ,拡散速度,流動抵抗などを支配するもっとも重要な無次元数の一つで,1883年,O. Reynoldsによってその概念が導かれて以来,流体を取り扱う諸学の発展への寄与は大変大きい.

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