層流と乱流

層流と乱流とは

層流(laminar flow)とは、流体が層状になって規則正しく運動する流れのことです。層流では流体は層状になって流れるので互いに混ざり合うことはありません。

乱流(turbulemt flow)とは、流体が不規則に乱れながら運動する流れのことです。乱流はいろんな方向へ運動するので、流体は互いに混ざり合いますが、平均すると流れの方向へ進みます。

また層流から乱流に変化することを遷移(transition)といいます。

遷移する位置はレイノルズ数・圧力勾配・表面荒さなどによって変化します。各要因の影響については各ページをご覧ください。

 レイノルズ数が遷移に及ぼす影響
 圧力勾配が遷移に及ぼす影響
 表面荒さが遷移に及ぼす影響

層流・乱流・遷移の実験動画

下の動画はアメリカのNCFMF(National Committee for Fluid Mechanics Films)によって作成された層流・乱流・遷移を可視化した映像です。

 元動画はこちら(youtube)

層流の実験動画

層流では流れに乱れはなく綺麗に流れます。

乱流の実験動画

乱流では不規則に乱れながら流れます。

遷移の実験動画

はじめは乱れもなく綺麗に流れていた流れが、徐々に揺らいで乱流に遷移しています。

まとめ

  • 層流とは、流体が層状になって運動する流れのこと。
  • 乱流とは、流体が不規則に乱れながら運動する流れのこと。
  • 層流から乱流へ変わることを遷移という。
  • 遷移の位置は3つの要因「レイノルズ数・圧力勾配・表面荒さ」によって異なる。
次の記事

レイノルズ数

2018.02.28

次の記事では、層流から乱流への遷移の1つ目の要因である「レイノルズ数」について解説します。

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ABOUTこの記事をかいた人

1985年9月生まれ。大阪出身。息子と娘の2児の父。
東北大学大学院工学研究科 航空宇宙工学専攻 修士課程修了。
学生時代は数値流体力学を用いた航空機の空力設計の研究に従事。
卒業後は航空機製造メーカーにて旅客機の設計を担当。