内径15mmの円管内を、動粘度1.0mm²/sの水が平均流速0.12m/sで流れている。このときのレイノルズ数及び流れの状態の組合せとして適当なものは、次のうちどれか。ただし、層流と乱流の判別は臨界レイノルズ数を約2,000として行うものとする。
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解答正解 1
レイノルズ数は Re＝vd/ν で求める。単位を揃えると d＝15mm＝0.015m、ν＝1.0mm²/s＝1.0×10⁻⁶m²/s であるから、Re＝0.12×0.015/(1.0×10⁻⁶)＝1,800 となり、臨界レイノルズ数約2,000を下回るので層流である。管内流れは乱流であることが多いため反射的に乱流と答えやすいが、低流速・小口径では層流域に入る。動粘度がmm²/sで与えられている場合、10⁻⁶を掛けてm²/sに直す換算を忘れると桁が1,000倍ずれる。
選択肢ごとの判定
1正しい。Re＝0.12×0.015/(1.0×10⁻⁶)＝1,800 で、2,000未満であるから層流。
2誤り。レイノルズ数は正しいが、2,000未満であるから乱流ではなく層流である。
3誤り。代表長さに内径ではなく半径を用いたためレイノルズ数が半分になっている。
4誤り。内径をmmのまま代入したもので、動粘度との単位系が揃っておらず1,000倍の桁違いとなる。