층류, 난류, 천이 실험 (위생설비실험 레포트)

소개글

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목차

1. 서론
1.1 개요
1.2 목적 및 의의

2. 본론
2.1 이론
2.1.1 레이놀즈 수 (Reynolds number)
2.1.2 층류 (Laminar flow)
2.1.3 난류 (Turbulent flow) 2.1.4 천이 영역 (Transition zone)
2.2 실험장치
2.3 실험방법 및 측정순서

3. 결론
3.1 실험결과
3.2 고찰 및 결론

4. 참고문헌

본문내용

1.1 개요

일상에서도 층류와 난류의 유동 현상을 확인할 수 있는데, 대표적인 예로는 수도 밸브를 개방시켜 튜브로 물을 흘려보낼 때에 낮은 유량에서 층류 유동(Laminar flow)을 관찰할 수 있고, 높은 유량에서 난류 유동(Turbulent flow)을 관찰 할 수 있다. 또다른 예로는 담배 연기나 촛불의 연기가 공기 중에서 상승할 때에 처음 에는 직선 형상으로 이동하지만 이후에는 임의의 방향으로 흔들리는 모습을 확 인할 수 있다. 처음과 같은 유동을 층류라고 하고 이후에 흔들리는 유동을 난류 라고 한다. 정리하면 유체의 매끄러운 층들로 이루어지는 유체 운동을 층류라고 하고, 고속에서 발생하거나 저점성 유체의 유동은 난류라고 할 수 있다. 이하에 서 다루게 될 레이놀즈 수(Reynolds number, Re)는 층류, 천이 그리고 난류 유동 을 구분하기 위해 사용되는 무차원수이지만 각 영역을 정확히 구분하기에는 어 려움이 있다. 그 이유는 표면조도, 파이프 진동, 상류 유동의 변동 등에 영향을 받기 때문이다. 일반적으로 원형 파이프의 유동에서는 Re≲2300이면 층류, Re≳ 4000이면 난류 그리고 2300≲Re≲4000이면 천이 영역으로 구분하고 있다.

1.2 목적 및 의의

오즈본 레이놀즈(Osborne Reynolds)의 실험 장치를 이용해서 단면적이 일정할 때 에 유량 밸브를 변화시키면서 잉크가 파이프관 내에서 어떤 유동현상을 보이는 지 확인하고, 레이놀즈 수(Reynolds number, Re)를 이용하여 층류, 난류 그리고 천이영역 중 어디에 속하는지 계산을 통해 확인하고자 한다. 실험은 [그림 1-1]과 같은 장치로 실시되는데 우측 밸브를 미세하게 열어 놓으면 파이프 내의 물의 유속이 낮아 아닐린 염료가 확산하지 않고 파이프와 평행하게 흐르게 된다. [그 림 1-2]와 같은 유동의 흐름을 층류라고 하며, 밸브를 더 많이 개방하게 되면 유 속이 증가하게 되고 파이프 내의 아닐린 염료는 불규칙한 유동흐름을 보이는데 [그림1-3]과 같은 유동의 흐름을 난류라고 한다.

참고 자료

Yunus A. Cengel, John M. Cimbala, 2014. 유체역학, 제3판, 서울: 맥그로힐에듀케이션코리아 유한회사.
차동진, 조병선, 2019. 급·배수 위생설비 실험, 서울: 도서출판 현우사.
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https://m.blog.naver.com/yongjoon9608/222658680157
기상학백과, 레이놀즈수,
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5702014&cid=64656&categoryId=64656