高圧ガス製造保安責任者 乙種機械 学識 練習問題 第22問: 円管内の流れの状態（層流と乱流）とレイノルズ数について、正しいものはどれか。

「層流の流速は、管の中心で最大、管壁で最小の放物線状に分布し…最大流速のおよそ半分」が正しい記述です。層流では流体が層をなしてほとんど混ざらずに流れ、管壁に近いほど粘性で流れが遅くなるため、流速は放物線状に分布し、平均流速は中心の最大流速のおよそ半分になります。

これに対し乱流の流速の分布は中央付近でほぼ平らで、平均流速は中心の流速にほぼ等しくなります。「値が大きいほど流れは層流になりやすい」は逆で、レイノルズ数 Re＝ρvd／μ（ρ は密度、v は平均流速、d は内径、μ は粘度）が大きいほど乱れの強い乱流になります。

「粘度の大きい流体ほどレイノルズ数は大きくなり」も逆で、粘度 μ は式の分母にあるので、粘度が大きいほど Re は小さく、層流になりやすくなります。「層どうしがほとんど混ざり合わずに流れる状態を乱流という」は層流の説明で、乱流では流体の粒子が不規則に動いて混ざり合います。

「密度に関係しない」も誤りで、Re は密度 ρ に比例します。円管内の層流は放物線状の流速分布をもち、平均流速は最大流速のおよそ半分です。