인하대학교 사회인프라공학과 생태수리학 보고서(레이놀즈 수)

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 방법
4. Data Sheets
5. 고찰
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
레이놀즈 실험은 유체의 유속 변화에 따른 흐름 상태를 판별하는 실험이다.
① 레이놀즈 실험 장치에 염료를 주입하여 유속에 변화를 주면서 무르이 흐름을 가시적으로 관찰한다.
② 실험장치의 기본 제원과 필요한 물리량을 측정하여 레이놀즈 수를 결정한다.
③ 이때, 가시적으로 확인한 결과와 계산한 값을 층류, 난류, 천이영역으로 구분하고 비교하여 차이점을 분석할 수 있다.
레이놀즈 수를 기준하여 특성을 파악하는 기본적인 실험으로 층류 및 난류를 임의적으로 발생시켜 유동상태를 가시화하고 레이놀즈 수와 유동 형태의 관계를 고찰한다.

2. 실험 이론
1) 레이놀즈 수(Reynolds number)
레이놀즈 수는 유체의 관성력(inertia force)와 점성력(viscous force)의 비로써 정의되는 무차원의 수로 다양한 유체 현상을 기술하는 데에 있어 유체의 흐름을 예측하는 데 사용하는 숫자이다. 레이놀즈 수는 유체 동역학에서 가장 중요한 무차원 수 중 하나이며, 다른 무차원 수들과 함께 사용되어 동적 상사성(dynamic similitude)을 판별하는 기준이 된다. 두 유동 패턴이 기하학적으로 상사일 때, 이 두 유동의 주요 무차원 수들이 동일한 값을 가지면, 이 두 유동이 동적 상사성을 가졌다고 말하며 이 두 유동은 그 형태가 유사하게 된다. 레이놀즈 수에 따른 정량적 해석으로부터 물의 흐름상태(층류, 천이영역, 난류)을 구분할 수 있다.

2) 점성유동과 비점성유동
유체운동은 크게 비점성유동(inviscous flow)과 점성유동(viscous flow)으로 분류할 수 있다. 비점성유동는 점성 효과가 유동에 별다른 영향을 미치지 못하여 무시되는 경우이며, 점성유동은 점성의 효과가 유동에 미치는 영향이 무시될 수 없을 정도로 큰 경우이다. 점성유동은 배관 유동이나 개수로 유동과 같은 다양한 형태의 내부유동이 포함된다.

참고자료

· 생태수리학 및 실험 ‘레이놀즈 수 실험(Reynolds Experiment)’ 강의노트
· 생태수리학 및 실험 ‘Ch 10. 수로의 형상과 흐름특성_1’ 강의노트
· 기초수리학 ‘Ch 03. 힘, 운동 및 에너지’ 강의노트
· 기초수리학 ‘Ch 08. 관수로 흐름’ 강의노트
· 심명필, 수리학, 동화기술(2015)