層流

層流とは、流体粒子の滑らかで整然とした動きを指し、各粒子は層間の混合を最小限に抑えて平行な経路をたどります。

流れの性質は、層流、過渡的、乱流のいずれであっても、流体密度、速度、パイプの直径、粘度などの要因に依存するレイノルズ数と呼ばれる一意の量によって決まります。

レイノルズ数が 2,100 未満の場合、流れは層流のままです。ただし、レイノルズ数が4000を超えると、流れは完全に乱流になります。

層流は通常、粘性力が支配的な低速、高粘度、または小さなパイプ直径で発生します。

パイプに入る流体は、流入長と呼ばれる特定の長さにわたって放物線状の速度プロファイルを発達させますが、これは流れのタイプに応じてレイノルズ数に一意に関連しています。

完全に展開されると、パイプ形状の変更によって中断されない限り、プロファイルは一定のままです。

層流は、圧力降下がハーゲン・ポアズイユ方程式に従って粘性力によって支配されるため、エネルギー損失を最小限に抑えます。

層流は、廃水処理プラント、灌漑用の運河設計、水力発電などの用途に不可欠です。