레이놀즈 수 결과레포트

소개

생명공학실험

목차

1. 실험목적
2. 이론
3. 실험방법
4. 실험결과
5. 토의
6. 결론
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
레이놀즈 실험 장치를 이용하여 유속에 따라서 유체가 관을 통하여 흐르는 모양을 관찰함으로써 층류와 난류, 전이영역에서의 유체의 흐름의 특성을 파악하고 실험을 통해 측정한 데이터를 이용하여 각 상태의 레이놀즈수를 계산한다. Reynolds 수와 흐름형태의 상관관계를 이해한다.

2. 이론
(1) 층류와 난류
어떤 유체(fluid)가 관(pipe)이나 도관(conduit)을 통해서 흐를 때 여러 가지 조건으로 흐르게 되나 흐름은 역시 두 가지 모양으로 흐르게 된다.

Fig.1 층류와 난류일때 유속도

- Osborne Reynolds의 실험
이 두 흐름의 구별은 Osborne Reynolds가 처음으로 실험에 의하여 증명하였다. 그는 물이 들어있고 벽이 유리로 된 탱크 안에 수평유리 tube를 설치하고 tube안에서의 유량을 vavle로 조절하였다. tube 입구를 나팔처럼 벌리고, 위에 있는 flask로 부터 tube입구 흐름 중에 미세한 물감줄기를 도입하였다. Reynold는 유량이 적을 때에는 물감줄기가 흐름에 따라 고스란히 흐르며 교차혼합이 일어나지 않음을 알다. 이 색깔띠의 거동으로 부터 물이 평형한 직선으로 흐름을 분명히 알 수 있었는데 이 흐름이 곧 층류(laminar)다.
유량을 증가 시키면 임계속도(Critical Velocity)에 이르게 되는데 이때부터 물감줄기가 파형이 되고 점점 없어져서 마침내 물이 흐르는 단면 전체에 퍼지는데, 이러한 물감의 이동으로 부터 물이 더 이상 층류로 흐르지 않고 교차혼합 흐름 및 소용돌이를 이루며 흐른다는 것을 알 수 있다. 이러한 운동형태가 난류(turbulence)다.

ⓛ 층류(Laminar flow) [Re ≤ 2000]
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.

② 난류(Turbulent flow) [Re ≥ 4000]
유량을 증가 시키면 임계속도에 이르게 되는데 이때부터 물감줄기가 파형이되고 점점 없어져서 마침내 물이 흐르는 단면 전체에 퍼진다. 이러한 물감의 이동으로부터 물이 더 이상 층류로 흐르지 않고 교차혼합 흐름 및 소용돌이를 이루며 흐른다는 것을 알 수 있다. 이러한 운동형태가 난류이다.

참고자료

· 이화영, 전해수, 조영일 공역 , “단위조작” , 한국맥그로힐(주) , 2001
· 김경호 외 3명 , “ENGINEERING FLUID MECHANICS 7th EDITION” , 싸이텍 미디어
· “유체역학의 이해” , 보성각 , 93～106, 168～176