Reynolds Number 결과

목차

1. Abstract
2. Experiment
3. Result & Discussion
4. Conclusion
5. Reference

본문내용

1. Abstract
이번 실험의 목적은 유체가 관을 통하여 흐르는 모양을 관찰하여 층류, 난류, 전이영역을 판단하고 측정한 유량을 바탕으로 Reynolds Number를 계산하여 흐름의 모양이 수치적으로 적합한지 확인하는 것이다. 유체가 흐르는 모양을 확인하기 위해 Reynolds Apparatus를 이용하였다. 기기가 수평이 되는지 확인하고, 물을 채워 관의 흐름이 정상상태를 유지하도록 하였다. 잉크밸브를 열어 잉크를 조금씩 흘려보내 잉크의 흐름 형태를 관찰하여 촬영하였다. 유체의 흐름을 관찰하여 실험 1~4을 난류, 실험 5를 전이영역, 실험 6을 층류로 구분했다. 이때 실험한 유량에서 유속을 계산하기 위해 기기에서 흘러나오는 물을 5초간 받아 유량을 계산하고, 미리 측정된 관의 직경으로 유속을 계산했다. 계산한 유속과 관의 직경, 실험당시 물의 온도에서 밀도와 점도를 대입하여 레이놀즈수를 계산했다. 레이놀즈수는 실험 1~6이 각각 7476, 6462, 5068, 4047, 3001, 1589였으며, 모두 예상한 유체의 유동에 일치하는 레이놀즈수의 영역에 있는 것을 확인했다. 하지만 실험 4의 경우, 유체의 흐름을 관찰할 때 전이영역인지 난류인지 구별이 명확치 않았고 레이놀즈수가 4000에 가까운 것으로 보아 유량 측정 시의 오차로 인해 결과 값으로 전이영역의 레이놀즈수가 나올 수도 있고 난류의 레이놀즈수가 나올 수도 있을 것이라고 생각한다. 추가적으로, 전이영역의 유체가 느린 유속을 가질 때와 빠른 유속을 가질 때 흐름의 형태를 확인할 필요성을 느꼈으며, 이를 보완하기 위해 유속이 0.0692~0.176일 때의 실험을 시도해봐야 한다고 생각했다.

2. Experiment

Fig 1. Reynolds Apparatus

Reynolds Apparatus (Figure 1) 기기의 수평을 맞추고 밸브를 열어 물을 채웠다. 정상상태를 유지하기 위해 Figure 2의 막의 반대편에 물이 넘치도록 충분히 물을 채운 후 유량을 조절했다. (Figure 3)

Fig 3. Reynolds Apparatus의 유량을 조절하는 모습

잉크 밸브를 열어 잉크를 조금씩 흘려보내며 흐름의 모양을 관찰했다. 이때 흐름의 형태를 선명하게 관찰하기 위해 뒤에 백색 A4지를 대어주었다.
특정 유량에서 흐름의 형태를 관찰한 뒤 실제 유량을 계산하기 위해 흘러나오는 물을 5초간 받아 부피를 측정했다. (Figure 4)

참고 자료

2021년 3학년 1학기 단위조작이론및실험1 실험노트
http://www.komachine.com/companies/samjin-unichem/products/96550-SRN-135
네이버 지식백과 (기상학백과, 물리학백과, 환경공학용어사전, 기계공학용어사전, 화학용어사전, 도해 기계용어사전)
https://happy8earth.tistory.com/124
이인원, 부산대학교, 선체저항, 2018