[소방설비]유체의 유동형태에 대해 알아보자

층류와 난류

1. 층류(Laminar Flow)

유체가 관 속을 유동할 때 유체가 흐트러지지 않고 가지런한 형태를 가지는 흐름을 층류라 한다.

2. 난류(Turbulent Flow)

유체의 유동이 일정한 방향의 가지런한 흐름이 아닌 불츄직하고 어지러운 형태를 가지는 흐름을 난류라한다.

3. 천이유동(Transition Flow)

층류로부터 난류로 성장되는 유동상태를 말하며 이 유동은 층류와 난류의 중간상태 흐름이다.

 

레이놀즈수(Reynolds Number)

실제유체의 유동상태는 두 가지의 아주 상이한 흐름인 층류와 난류로 구분되는데, 이 구분의 척도를 레이놀즈수라고한다.

 

레이놀즈수는 실제유체의 유동에 있어서 관성력과 점성력의 비를 나타내며, 직경이 일정한 수평원관 내의 유동에서는 다음과 같이 정의된다.

Re는

따라서,

p는 유체의 밀도[kg/m3], u는 유체의 점성계수[kg/m＊s], v는 유체의 동점성계수[m2/s],

V는 유속[m/s], D는 관의 직경[m]

 

문제 : 동점성계수가 0.8 * 10^-6 [m2/s]인 유체가 내경 20[cm]인 배관 속을 평균유속 2[m/s]로 흐를 때의 레이놀즈(Reynolds) 수는 얼마인가?

 

Re는

이므로 2 * 0.2 / 0.8 * 10^-6 

= 5 * 10^5

레이놀즈의 수는 5 * 10^5

 

레이놀즈수는 층류와 난류를 구분하는 척도가 되는 무차원 수로서 실험결과에 의하면 수평원관 내의 유동에서 층류와 난류는 다음과 같이 구분한다.

 

유동구분	레이놀즈수
층류	Re < 2,100
천이영역	2,100 < Re <4,000
난류	Re > 4,000