乱流

乱流は、圧力と速度の混沌とした変化によって特徴付けられる流体の動きです。

層流とは異なり、乱流は複雑で不規則なパターンを示し、大きな混合を伴います。

最初は、流れは安定したままです。速度が上がると、「乱流スポット」と呼ばれる小さな擾乱が現れます。

レイノルズ数が特定の閾値(通常は約4,000)を超えると、これらのスポットが合体し、乱流が完全に発達します。

パイプでは、乱流には3つの主要なゾーンがあります。1つ目は粘性サブレイヤーで、壁の近くの薄い層で、流れは層流のように振る舞い、壁からの距離に比例して速度が増加します。

次はバッファ層で、粘性力と乱流力が混ざり合う遷移帯で、壁の対数法則として知られる対数速度プロファイルを形成します。

最後に、外層では乱流の渦が支配的であり、ランダムな動きと混合を駆動します。

その独特の流れパターンにより、乱流は、廃水処理における混合の強化、余水吐でのエネルギー散逸、河川での堆積物の蓄積防止などのエンジニアリングアプリケーションで重要です。