流体力学物理理科

流れの様子を数字で表せる「レイノルズ数」を元ポンプ設計者がわかりやすく解説

コリオリの力による渦発生

コリオリの力による渦発生

image by Study-Z編集部

コリオリの力によって渦が発生するという考え方もあります。コリオリの力については、イラストを参照下さい。速度差がある状態でモノをやり取りをすると左右にズレるという現象。台風の渦が発生する原因はこれです。

円管内の流れにおいて、真ん中が壁側より流れやすいため、壁側の流体が真ん中に移動しようとします。流れに垂直な方向への移動速度差がある状態でこのような移動をした時、コリオリの力により左右にズレて渦発生の原因となりますね。

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乱流の特徴として重要なのが「」。渦とは流体の回転のこと。乱流は渦が起きやすい条件で、層流は渦が発生しにくいというところを意識しよう。

2.層流と乱流

最初に述べておきますが、乱流と層流の明確な区別はありません。こうなれば層流、こうなれば乱流という基準はありません。とはいえ、乱流と層流は流れの性質が違いすぎるため、ざっくりどちらの性質が強いかは把握しておきたいもの。

前述の「一様に」流れている状態が層流を作って乱れながら流れている状態が乱流という用語で表現されます。因みに、日常で見かけるのはほぼ乱流の方でしょう。川の水も水道水もペットボトルからコップに注ぐ時の飲料も皆「乱れながら」流れていますね。層流は逆にレアで、マヨネーズやホットケーキの生地など非常に粘りっこいモノをゆっくり流した時に見られる性質。
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明確な区分はないとは言え、流体を取り扱う上で層流の性質が強いか乱流の性質が強いかは把握しておく必要がある。以下、どういう場合に層流or乱流になりやすいか見ていこう。

3.層流or乱流に影響する因子

層流の性質or乱流の性質がどちらが支配的なのか。これを決める要因が決まっています。前述の通り、流速と粘度も影響しますが他にもあるもの。一つずつ見ていきましょう。

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