레이놀즈수(Rn = 관성력/점성력)

 

ㅇ정의 : 공기흐름의 점성력에 대한 관성력의 크기를 나타내며, 유체 흐름의 특성을 규정할 때 사용

  -점성력 : 유체가 점성으로 흐름에 방해를 주는 힘

  -관성력 : 유체가 관성을 가지고 흐르려는 힘

 

ㅇ유체의 특성

  -유체의 흐름은 저속에서는 층류(laminar flow), 고속에서는 난류(turbulent flow)의 흐름 특성을 가짐

      a.층류 : 유체가 나란히 흐트러지지 않고 흐르는 것

      b.난류 : 유체가 불규칙하게 뒤섞이어 흐르는 것

  

   o날개위의 공기 흐름 : 날개 앞부분은 층류이지만 어느 정도 떨어진 곳에서 난류로 바뀌게 되어 마찰 저항이 커지게 됨

  -항공기는 이러한 마찰 저항을 줄이고, 층류가 난류로 바뀌는 것을 앞전쪽에서 가능한 멀리 떨어진 뒷전 쪽에서 발생하도록 층류 Airfoil을 사용

    -천이(Transition) : 유체의 흐름이 층류 →난류로 바뀌는 것

층류가 난류로 바뀔 때 거의 일정한 Rn에서 바뀜

Rn에 따라 층류에서 난류로 바뀌는 위치, 표면마찰항력, 그리고 경계층의 두께도 달라진다.

   -임계 레이놀즈수(critical reynolds number) : 천이가 일어나는 레이놀즈 수

즉, 레이놀즈수가 어느 정도를 넘으면 층류는 난류로 변한다

 

o공식

  -Rn은 공기밀도, 공기속도, 시위에 비례하고, 점성계수에 반비례한다

  -Rn가 클수록 점성력에 대한 관성력이 커지며, 표면마찰계수는 감소

  -Rn=∞(무한대)로 간다면 점성계수는 ‘0’에 접근

⇒ 점성효과 없는 이상흐름으로 경계층이 생성되지 않고, 흐름의 분리도 없으며 실속도 일어나지 않는다.