레이놀즈 수 계산기
무차원 레이놀즈 수를 계산하고 내부 유동을 층류, 천이류, 난류로 분류합니다.
유체 유동 영역
밀도, 유속, 특성 길이, 점성 계수를 일관된 SI 단위로 입력하세요.
레이놀즈 수 안내
레이놀즈 수는 움직이는 유체에서 관성 효과와 점성 효과를 비교하는 무차원 비율입니다. 규칙적인 층상 흐름과 불규칙한 혼합 중 어느 쪽이 지배적일지 판단하는 데 도움이 됩니다. 단위가 없으므로 크기가 크게 다르더라도 기하학적으로 유사한 시스템 사이의 상사성을 살펴볼 수 있습니다. 관련 레이놀즈 수가 같으면 축소 모형과 실제 크기 장치에서 비슷한 유동 특성이 나타날 수 있습니다.
이 계산기는 유체 밀도에 평균 유속과 특성 길이를 곱한 뒤 점성 계수로 나누어 레이놀즈 수를 구합니다. 밀도는 킬로그램 매 세제곱미터, 유속은 미터 매 초, 길이는 미터, 점성 계수는 파스칼 초로 입력합니다. 이 SI 단위들은 소거되어 무차원 결과를 만듭니다. 같은 의미의 식으로 유속과 길이의 곱을 동점성 계수로 나눌 수도 있습니다. 동점성 계수는 점성 계수를 밀도로 나눈 값입니다.
매끄러운 원형 관에서 완전히 발달한 유동은 레이놀즈 수가 약 2,300 미만이면 보통 층류, 2,300부터 4,000까지면 천이류, 4,000을 초과하면 난류로 분류합니다. 계산기는 이러한 일반적인 내부 유동 분류를 표시합니다. 이는 지침이지 보편적인 경계는 아닙니다. 교란, 입구 형상, 표면 거칠기, 진동, 관 형상에 따라 천이가 일찍 발생하거나 층류가 더 오래 유지될 수 있습니다.
특성 길이는 문제에 따라 다릅니다. 원형 관 내부 유동에서는 관 직경입니다. 비원형 덕트에는 유동 단면적과 윤변으로 정의되는 수력 직경을 자주 사용합니다. 평판 위 외부 유동에는 보통 앞전에서부터의 거리를, 구나 원기둥 주위 유동에는 직경을 사용합니다. 잘못된 길이를 고르면 계산 자체가 정밀해도 해석이 틀릴 수 있습니다. 표준 관 유동 상관식에는 중심선의 국소 유속이 아니라 단면 평균 유속을 사용해야 합니다.
레이놀즈 수는 압력 손실, 항력, 경계층 발달, 열전달, 혼합, 경험적 상관식 선택에 영향을 줍니다. 배관, 환기, 항공기 및 차량 설계, 공정 장비, 하천, 생체 유동, 실험실 시험 등에 사용됩니다. 유체 물성은 온도와 때로는 압력에 따라 달라지므로 밀도와 점성은 운전 조건에 맞아야 합니다. 예를 들어 물의 점성은 온도에 따라 크게 변합니다.
유동 분류만으로 흐름을 완전히 설명할 수는 없습니다. 외부 경계층은 다른 천이 기준을 사용하고, 다상 및 비뉴턴 유체는 전문적인 취급이 필요하며, 압축성 유동에는 마하 수와 물성 변화가 추가됩니다. 관에서도 마찰 계수나 압력 강하를 계산하려면 레이놀즈 수 외에 형상과 거칠기가 필요합니다. 이 결과로 적절한 해석 방법을 선택하고, 특성 길이와 물성 자료를 확인한 뒤, 해당 형상 및 공학 표준의 경계 기준을 적용하세요.
레이놀즈 수 예시
| 유동 조건 | 레이놀즈 수와 유동 분류 | 설명 |
|---|---|---|
| 물: 1000 kg/m³, 2 m/s, 0.05 m, 0.001 Pa·s | 100,000; 난류 | 일반적인 관 유동 계산입니다. |
| 느린 점성 유동: 1000 kg/m³, 0.01 m/s, 0.01 m, 0.001 Pa·s | 100; 층류 | 점성 효과가 지배적입니다. |
| 공기: 1.225 kg/m³, 10 m/s, 0.1 m, 0.0000181 Pa·s | 67,679.558; 관 유동 기준으로 난류 | 분류는 형상에 따라 달라집니다. |
레이놀즈 수 계산 방법
- 운전 온도에서의 유체 밀도와 점성 계수를 찾으세요.
- 평균 유속을 미터 매 초로 입력하세요.
- 형상에 맞는 특성 길이를 선택해 입력하세요.
- 레이놀즈 수 계산을 선택하고 적절한 기준으로 유동을 해석하세요.
레이놀즈 수 자주 묻는 질문
레이놀즈 수에는 단위가 있나요?
아니요. 관성항과 점성항의 단위가 소거되므로 무차원입니다. 그래도 입력에는 일관된 단위계를 사용해야 합니다.
어떤 특성 길이를 사용해야 하나요?
원형 관 내부 유동에는 관 직경을, 많은 비원형 덕트에는 수력 직경을 사용합니다. 외부 유동의 규칙은 물체와 사용하는 상관식에 따라 달라집니다.
레이놀즈 수가 4,000을 넘으면 항상 난류인가요?
이 기준은 관 내부 유동의 일반적인 지침이지 보편 법칙이 아닙니다. 다른 형상과 유동 조건에는 다른 천이 기준이 적용됩니다.
온도는 결과에 어떤 영향을 주나요?
온도는 점성과 밀도, 특히 점성을 바꿉니다. 의미 있는 결과를 얻으려면 실제 운전 온도의 물성값을 사용하세요.
점성 계수와 동점성 계수는 어떻게 다른가요?
동점성 계수는 점성 계수를 밀도로 나눈 값입니다. 이 계산기는 점성 계수를 입력받고 식에 밀도를 명시적으로 포함합니다.