🔬 レイノルズ数計算機
レイノルズ数（Re = ρvD/μ）を計算して、流体の流れが層流、遷移流、乱流のいずれかを判定します。密度、流速、直径、粘度を入力して瞬時に分類します。
このツールとは？
レイノルズ数（Re）は流体力学における無次元量で、流れのパターンを予測します。アイルランドの技術者オズボーン・レイノルズ（1883年）にちなんで名付けられ、Re = ρ × v × D / μ と定義されます。ここで ρ は流体密度（kg/m³）、v は流速（m/s）、D は代表長さや管の直径（m）、μ は動粘度（Pa·s）です。レイノルズ数は慣性力と粘性力の比を表します。
仕組み
この計算機は Re = ρ × v × D / μ を計算します。非円形ダクトの場合、D は水力直径 Dₕ = 4A/P で置き換えられます（A = 断面積、P = 濡れ縁長さ）。
| 流体とシナリオ | 典型的な Re | 状態 |
|---|---|---|
| はちみつの滴下 | ~0.01 | 層流 |
| 毛細血管内の血流 | ~0.001 | 層流 |
| ホースの水 | ~10,000 | 乱流 |
| 自動車周囲の空気 | ~1,000,000 | 乱流 |
| ボーイング747翼周囲の空気 | ~50,000,000 | 乱流 |
使い方
- 流体の密度（ρ）を kg/m³ で入力します。
- 流速（v）を m/s で入力します。
- 管の直径または代表長さ（D）をメートルで入力します。
- 動粘度（μ）を Pa·s で入力します。
- 計算をクリックしてレイノルズ数と流れの状態分類を取得します。
よくある質問
レイノルズ数は何を教えてくれますか？
流れの状態を予測します。Re < 2300 は層流（滑らかで予測可能）、Re > 4000 は乱流（混ざり合うカオスな流れ）、2300〜4000は遷移流です。これにより圧力降下、熱伝達、混合挙動が決まります。
レイノルズ数が無次元なのはなぜですか？
すべての単位が相殺されるからです。(kg/m³)(m/s)(m) / (kg/(m·s)) = 1。無次元であることは、単位系に関わらず、単位が一貫している限り Re は同じ値になることを意味します。
臨界レイノルズ数とは何ですか？
管内流では、一般に受け入れられている臨界値は Re ≈ 2300 で、これ以下では層流です。4000を超えると完全に乱流になります。正確な遷移点は管の粗さ、入口効果、乱れに依存します。
温度はレイノルズ数にどう影響しますか？
温度は粘度に大きく影響します。液体では、粘度は温度上昇とともに低下します（Re は増加）。気体では、粘度は温度上昇とともにわずかに増加します（Re はわずかに減少）。常に使用温度での粘度を使用してください。
非円形の管にも使えますか？
はい。直径 D を水力直径 Dₕ = 4A/P で置き換えてください（A は断面積、P は濡れ縁長さ）。長方形ダクトでは Dₕ = 2ab/(a+b) です。満水の円管では Dₕ = D です。
動粘度とは何ですか？どう関係しますか？
動粘度 ν = μ/ρ（単位は m²/s）です。ν を使うと、公式は Re = vD/ν と簡略化されます。参考文献によっては μ と ρ を別々に使う代わりに ν を直接使うものもあります。これらは等価です。Re = ρvD/μ = vD/ν。
ヒントとアドバイス
一貫したSI単位を使用してください。密度は kg/m³、流速は m/s、直径は m、粘度は Pa·s（= kg/(m·s)）。20°Cでの一般的な粘度値は、水 = 0.001 Pa·s、空気 = 0.000018 Pa·s、オリーブオイル = 0.08 Pa·s、グリセリン = 1.5 Pa·s です。層流から乱流への遷移は急ではなく、2300〜4000の範囲が遷移領域であり、表面粗さがより早く乱流を引き起こす可能性があります。開水路流では、代表長さは直径ではなく水力半径です。