5.Reynolds장치를 이용한 난류실험예비보고서

목차

1.실험목적
2.이론적 배경
3.실험장치 개략도
4.실험준비물
5.실험절차
6.주의 사항
7.실험결과 분석

본문내용

1.실험목적
Reynolds 실험 장치를 이용하여 관을 통과하는 유체의 흐름 모양을 시각적으로 관찰하여 층류인지 난류인지 천이영역인지를 파악한 후 각각의 평균 유속을 측정하여 Reynolds 수를 계산하고 Reynolds 수와 흐름형태(층류, 난류)의 관계를 파악한다.

2.이론적 배경
2-1 점 성
-유체의 점성은 유체의 물리적 성질 중에서 가장 중요한 것 중의 하나로 유체의 유동 특성을 지배하는 요소로서 유체 분자간 또는 유체분자와 고체경계면 사이에서와 같이 서로 인접하여 상대운동을 하는 유체층 사이에 마찰력을 유발하는 성질을 말하며 이는 유체 분자의 응집력 및 유체 분자간의 상호작용으로 생긴다.

-다음과 같이 전단응력τ 와 속도경사 간의 비례상수 μ를 점성계수 점성계수(viscosity) 라고 하며 점성계수가 일정하면 뉴톤(Newton) 유체 라고 하고, 그렇지 않고 변하면 비뉴톤 (non-Newtonian)유체 라고 한다.
τ = μ

-보통 실무에서는 점성계수 μ 대신에 다음 동점성계수(kinematic viscosity)를 사용하는 경우가 많다.

2-2 층류와 난류
-흐름 종류는 유속의 크기에 따라 다음과 같이 층류와 난류로 분류된다.
1)층류: 유속이 느릴 때 염료가 일직선으로 흐르는 경우, 즉 물의 입자가 흐트러지지 않고 일직선의 층을 형성하여 흐르는 흐름.
2)난류: 유속이 빠를 때 염료가 흐트러져 흐르는 경우, 즉 물의 입자가 상하전후 흐트러져서 흐르는 흐름.

-층류와 난류의 경계층 유속을 한계유속이라 하는데 다음과 같이 상한계 유속과 하한계 유속이 있다.
1)상한계 유속: 흐름상태가 층류 상태로부터 유속이 증가되어서 난류상태로 변할 때의 한계유속을 말하며 이것을 상한계 레이놀즈수라고도 한다.
2)하한계 유속: 난류 상태로부터 유속을 감소시켜 층류상태로 변화시킬 때의 한계유속을 뜻한다. 이것을 하한계 레이놀즈수라고도 한다.

참고자료

· 환경수리학 홈페이지: ehlab.re.kr
· Street, R.L., Watters, G.Z., and Vennard, J.K., 1996, Elementary Fluid Mechanics, 7th Ed. J. Wiley & Sons, New York, N.Y.
· http://100.naver.com/100.php?id=54956