[유체역학]관로마찰 실험

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목차

■ 실험목적
■ 실험장치
■ 기초이론
■ 실험이론
■ 실험결과

본문내용

■ 실험목적
저수조의 물을 펌프로서 고수조에 펌핑하고, 그 유량을 관내에 흐르게 하여 관마찰 실험, 벤추리, 노즐, 오리피스를 통한 유량의 측정실험, 직관과 곡관에서의 압력 손실 등을 측정하여 연속 방정식, 베르누이 방정식 이해를 목적으로 한다.

■ 실험장치
물탱크에서 펌프로 물을 관에 공급한다. 이때 공급되는 물의 유량은 펌프출구의 게이트 밸브로 조절한다. 공급된 물은 유량계를 거치고 장치의 상부에 있는 탱크를 거쳐서 수직으로 내려와서 수평으로 설치된 관을 통해 오른쪽 물탱크로 돌아오면서 순환하게 된다. 수평으로 설치된 관들에는 여러 직경의 관에서의 마찰 계수와 관이음들의 손실 계수를 얻기 위해 적합한 곳에 여러 압력 탭들을 만들고 이를 비닐 튜브로 다관 마노미터에 연결하여 압력 차이를 기록할수 있도록 제작되어 있다.


-장치제원
관의 직경이음 및 유량계D [mm]d [mm]관내경, Di[mm]벤츄리37.718.85노즐28.012.0관 1,237.7오리피스16.710.0관 328축소관37.716.7관 416.7급수축관37.718.85
■ 기초이론 (출처: 경원대학교)
▲ 점성유체의 유동
Ⅰ-1. 유체의 유동상태
레이놀즈(Osborne Reynolds)는 물이 흐르는 투명한 유리관의 중심선에 염료를 넣어 관을 따라 흐르는 염료의 운동을 관찰하였다. 그림 1(a)처럼 염료가 관의 중심을 따라 하나의 가느다란 실 모양의 선을 유지하며 층류 (laminar flow)를 이루고 유속을 증가시키면 그림 1(b)와 같이 입구에서 어느 거리에 이르러 흐트러져 흐르고, 드디어 그림 1(c)처럼 염료가 관을 따라 흐르는 유체에 급속히 퍼져 흐르는 난류(turbulent flow)가 된다.
레이놀즈는 유동현상의 변화에 크게 영향을 미치는 유속 V, 관 지름 D, 유체의 점도 μ를 무차원량인 레이놀즈 수(Reynolds number), Re로 나타 내었다.

층류는 낮은 점성, 속도 증가, 큰 관로에서 불안정하게 되고 속도를 더욱 증가시키면 난류로 천이한다. 이와 같이 층류에서 난류로 천이할 때의 레이놀즈 수를 상임계 레이놀즈 수라하고, 난류에서 층류로 천이할 때의 레이놀즈 수를 하임계 레이놀즈 수라 한다.
상임계 레이놀즈 수는 10,000< <13,000 범위이지만 하임계 레이놀즈 수는 Schiller의 실험에 의하면 으로 확정적이다.

참고 자료

없음