레이놀즈 결과보고서

목차

1. 실험목적
2. 실험에 관련된 이론 및 원리
3. 실험방법
4. 주의사항
5. 실험결과
6. 고찰 및 오차분석

본문내용

1. 실험목적
1) Reynolds 실험 장치를 이용하여 관을 통과하는 유체의 흐름 모양을 시각적으로 관찰하여 층류인지 난류인지 전이영역인지를 파악한다.
2) 각 영역에서 평균 유속의 측정으로부터 Reynolds수를 계산하고 Reynolds 수와 흐름형태(층류, 난류, 전이영역)의 상관 관계를 연구한다.

2. 실험에 관련된 이론 및 원리

<그 림>

유체의 흐름을 층류와 난류로 구분한 것은 레이놀즈의 실험 결과로부터 비롯된다. 그림과 같이 실험 장치를 통하여 색소를 유리관 내로 주입시키면서 밸브를 약간 열었을 때 물은 유리관 속으로 느린 속도로 흘렀으며 색소는 가는 실과 같이 흐트러지지 않고 직선을 기리는 것을 관찰했으며, 레이놀즈는 이러한 상태의 흐름을 층류라고 정의하였다. 밸브를 천천히 더 열었을 때 유리관 내 유속도 더 빨라졌으며 유속이 어느 정도의 크기에 달했을 때 색소의 직선적인 흐름은 밸브 부근부터 흐트러졌으며, 결국에는 유리관의 입구부까지 혼탁한 상태가 파급되었다. 이러한 상태의 흐름을 난류라고 정의하였다.
레이놀즈는 색소가 흐트러지기 시작하는 순간의 유리관 내 평균 유속의 크기를 물탱크 내 물의 정체 정도에 비례하여 커짐을 발견하였다. 이 유속을 한계유속(critical velocity)이라 하고, 이는 상한계 유속과 하한계 유속으로 나눈다. 상한계 유속(higher critical velocity)는 층류 상태로부터 난류 상태로 변화시킬 때에 한계 유속을 의미하며, 하한계 유속(lower critical velocity)은 난류 상태로부터 유속을 줄여서 층류상태로 변화시킬 때의 한계 유속을 의미한다.

<그 림>

레이놀즈는 레이놀즈수(Reynolds number)라는 무차원량을 다음과 같이 정의하였다.

<공 식>

3. 실험방법
1) 유리관의 직경(D)을 확인한다.
2) 측정 장치에 물을 가득 채워 수위를 일정하게 유지시킨다.
3) 유랑 조절 밸브를 열어 유체가 관에 흐르게 한다.
4) 밸브를 조절하여 적당한 유속을 얻고 정상 상태에 도달할 때까지 기다린다.

참고 자료

없음