소개글
"레이놀즈수 측정 실험 보고서"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 목적
2. 실험 이론
2.1. 실험 기초 이론
2.2. 단위 변환
2.3. 유량과 유속
3. 레이놀즈수 측정 실험
3.1. 실험 장비 구성
3.2. 실험 방법과 주의점
4. 층류와 난류
5. 레이놀즈수
6. 실험 데이터
7. 실험 결과 및 분석
8. 고찰 및 문제점
9. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 목적
실험 목적은 실제 유체의 유동이 점성유동으로 이상유체의 비점성유동보다 복잡하고 문제해결이 어렵다는 점에 착안하여, 레이놀즈 실험을 통해 저수조의 수조를 일정하게 유지하면서 관내의 유체의 유동상태와 레이놀즈수와의 관계를 이해하고 층류와 난류의 개념을 이해하며, 임계 레이놀즈수를 산출하고자 하는 것이다.
2. 실험 이론
2.1. 실험 기초 이론
유체란 액체, 기체, 증기 등을 통틀어서 일컫는 말이다. 유체는 고체와 달리 그 형태가 쉽게 변화되며 일정량의 유체의 모양을 변형시키려고 하면 유체의 얇은 층이 다른 층을 미끄러져서 마침내 새로운 모양이 이루어진다. 이러한 변형 중에는 전단응력(shear stress)이 나타나게 되는데 그 크기는 유체의 점도(viscosity)와 미끄럼 속도에 따라 달라진다. 그러나 일단 새로운 모양이 형성되면 모든 전단응력은 소멸된다. 이때 유체는 평형상태에 있다고 말한다. 평형 유체에는 전단응력이 없다. 주어진 온도와 압력에서 유체의 밀도는 일정한 값을 가진다. 밀도(density)는 보통 lb/ft3, kg/m3 등으로 측정한다. 유체의 밀도는 온도와 압력에 좌우되는데 그 변화는 클 때도 있고 작을 때도 있다. 온도와 압력을 다소 변화시켰을 때 밀도가 별로 변화지 않는 유체는 비압축성(uncompressible)유체라 하고, 밀도가 민감하게 변화는 것은 압축성(compressible)유체라 한다.
1883년 Osborne Reynolds는 수평 유리관에 유체를 흐르게 하고 관 입구에서 노즐을 통하여 잉크를 흘려 유량의 변화에 대한 잉크의 흐름 현상을 실험하여 관찰하였다. 유량이 적을 때는 잉크가 일직선을 유지하며 흐르지만, 어느 정도 유량이 증가하면 잉크가 유리관 전체에 퍼져 파형으로 흐르는 현상이 나타났다. 이와 같이 유체의 거동이 흐름의 층을 유지하며 축방향의 흐름이 없는 흐름형태를 층류(Laminar flow)라 하며, 잉크가 어느 속도 즉 임계유속(critical velocity)보다 커지면 유체와 와류를 형성하여 관 전체에 잉크가 퍼지는 흐름형태를 난류(turbulent flow)라 한다.
층류는 유체의 질서 정연한 흐름이고 난류와 대비된다. 가는 파이프에 물을 흘릴 경우 가령 잉크를 넣어 흐름의 상태를 관측하면 유속에 따라 레이놀즈수가 작을 때에는 색줄이 직선으로 되고, 물의 각 부분이 파이프 벽에 평형으로 움직이며 서로 섞이지 않는 것을 알 수 있다. 이러한 흐름이 층류이다. 속도가 작을 때 유체는 측면혼합(lateral mixing)이 없게 흐르게 되며 인접한 층이 다른 층을 지나서 흐른다. 여기에는 종단흐름(Cross curent)이나 소용돌이가 없다. 속도가 커지면 난류가...
참고 자료
단위공정실험
윤석범(2011), ｢유체 역학｣, 문운당. pp. 370-372, 474-476, 706
쉽게 배우는 유체역학/ Young/ 홍릉과학출판사
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=733402&cid=42325&categoryId=42325
http://blog.naver.com/qhruacjseo/110029306282 – 층류/난류 그림
