レイノルズ数の計算

レイノルズ数を計算します。最初に水か空気を選択し、温度、代表長さ、代表速度を入力するとレイノルズ数が算出されます。温度の数値から流体の動粘性係数を計算しています(※温度は整数値のみ対応)

計算
リセット


変更された新しい代表長さを入力するとレイノルズ数に応じた速度が算出されます(レイノルズ相似則)

このウェブページで提供されるレイノルズ数の計算結果は、あくまで参考値です。実際の設計や解析に使用する際には、最新のデータや特定の条件に対応するデータを参照してください。また、入力条件の精度や流体の特性により、計算結果が実際の値と異なる場合がありますのでご了承ください。

流体の物性値(参考)

水の物性値(標準大気圧0.1013MPa時)

温度 [℃]密度[kg/m^3] 粘度 [Pa・s]動粘性係数 [m^2/s]
0 999.84 1.792×10⁻³1.792×10⁻⁶
10 999.70 1.308×10⁻³1.308×10⁻⁶
20 998.20 1.004×10⁻³1.004×10⁻⁶
30 995.67 0.801×10⁻³0.801×10⁻⁶
40 992.22 0.658×10⁻³0.658×10⁻⁶
50 988.04 0.553×10⁻³0.553×10⁻⁶

空気の物性値(標準大気圧0.1013MPa時)

温度 [℃]密度[kg/m^3] 粘度 [Pa・s]動粘性係数 [m^2/s]
0 1.2754 1.695×10⁻⁵13.3×10⁻⁶
10 1.2470 1.707×10⁻⁵13.7×10⁻⁶
20 1.2041 1.759×10⁻⁵14.6×10⁻⁶
30 1.1644 1.827×10⁻⁵15.7×10⁻⁶
40 1.1270 1.914×10⁻⁵17.0×10⁻⁶
50 1.0920 2.020×10⁻⁵18.5×10⁻⁶

レイノルズ数とは

流れの可視化とは_オズボーン・レイノルズの画像

オズボーン・レイノルズ
[Osborne Reynolds  (1842-1912)]

"Presumed Portrait of Osborne Reynolds (1904)" by John Collier - 出典: ウィキメディア・コモンズ (Wikimedia Commons) - ライセンス: Creative Commons Public Domain Mark 1.0

流れの可視化とは_レイノルズ数の定義式

レイノルズ数の定義式
ρ:流体の密度 U:流体の密度 L:代表長さ μ:流体の粘性係数

レイノルズ数(Re)は、流体力学における無次元数であり、流れの特性を示すために用いられます。特に、流れが層流か乱流かを判断する指標となります。

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レイノルズ数を計算するメリット

流れの挙動を予測できる

レイノルズ数は、流体の慣性力と粘性力の比を表す無次元数です。この値によって、流れが層流か乱流かを判断することができます。

層流:流体が滑らかな層状に流れる状態。粘性力が支配的
乱流:流体が不規則な渦を巻きながら流れる状態。慣性力が支配的

層流と乱流では、流体抵抗や熱伝達などの特性が大きく異なります。レイノルズ数を計算することで、これらの特性を予測することができます。

流体力学的な相似性を評価できる(レイノルズ相似則)

レイノルズ数が同じであれば、流体の流れ方が相似になります。つまり、ある流れについてレイノルズ数を計算することで、別の流れの挙動を推測することができます。

これは、実験やシミュレーションの設計において役立ちます。例えば、ある形状の翼の揚力を計算したい場合、まず小さな模型を使って実験を行い、その結果からレイノルズ数を求めます。そして、そのレイノルズ数と同じになるように大きな模型を作り、改めて実験を行うことで、実際の翼の揚力を推定することができます。

レイノルズ数の具体的な使い方

流れが層流か乱流か判別する

レイノルズ数は、流れが層流か乱流かを判別するために使用されます。

  • 層流(Re < 2000):流体が層状に滑らかに流れる状態。摩擦が少なく、予測可能な流れです。
  • 乱流(Re > 4000):流体が不規則に乱れて流れる状態。摩擦が大きく、予測が難しい流れです。
  • 遷移領域(2000 < Re < 4000):層流から乱流への移行状態。

配管の設計(圧力損失の計算)

パイプの画像

配管内の流れを予測し、設計に役立てることができます。レイノルズ数を使用して流れの状態を把握し、圧力損失を計算することで、ポンプの選定や配管の最適化を行います。また、層流と乱流の違いを利用して、最適な流速を選定し、効率的な流体輸送を実現します。

航空機の設計

プラズマアクチュエータによる翼の気流制御

レイノルズ数を使って、翼の形状を最適化し、揚力を最大化し、抗力を最小化します。また、風洞実験では、レイノルズ相似則を利用して、小型モデルで行った風洞実験の結果を実機に適用します。

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