유체유동 실험 결과보고서

소개

인하대학교 실험보고서

목차

I. 실험제목
II. 실험목적
III. 이론
IV. 실험장치
V. 실험방법
VI. 실험결과
VII. Reference

본문내용

I. 실험제목
유체유동 실험(Reynolds Number, Head Loss)

II. 실험목적
1. 유체흐름을 통하여 Reynolds Number의 개념을 이해하고, 층류와 난류, 그리고 전이영역에 대한 유체흐름의 특성을 관찰한다.
2. 관 내의 오리피스, 벤츄리, 플랜지, 마노미터 등 관 부속품 근처에서의 유속변화에 따른 압력 손실두를 계산하고, 비압축성 유체의 흐름에 대한 특성을 이해하고자 한다.

III. 이론
1. Reynolds Number(N_Re)
레이놀드 수는1883년에 영국 맨체스터대학교 교수인 Reynolds가 창안한 수로서 유체의 입자가 서로 층을 이루면서 선적으로 미끄러지는 층류와 서로의 유체입자가 불규칙 운동을 하면서 상호간에 격렬한 운동을 일으키는 난류를 구분하는 무차원수이다.
층류가 난류로 바뀌기 시작하는 임계속도는 튜브의 지름, 액체의 점도, 밀도 및 평균 유속 등 네 가지 값에 좌우됨을 알아냈다. 그는 또한 이 네 가지를 하나의 군으로 조합하면, 이 군의 값에 따라 흐름의 종류가 달라짐을 알았다. 그는 변수를 다 같이 묶었다.

<중 략>

2. 유체흐름(층류, 전이영역, 난류)
① 층류
유속이 느리면 유체의 층이 서로 미끄러지듯이 지나가는데, 측방향 혼합이 없으므로 소용돌이(eddy)가 발생하지 않는다. 벽에서의 유속은 0이고, 관 중심부로 갈수록 유속이 증가하는데, 유체의 압력 강하는 유속에 정비례한다.
② 전이영역(Transition region)
관 입구의 조건과 입구로부터의 거리에 따라 층류가 되기도 하고 난류가 되기도 하는, 흐름의 형태를 예측하기 어려운 영역이다. 전이영역에서의 속도를 임계속도라고 한다. 매끈한 원관에서 N_Re가 2100-4000의 범위에 해당한다.
③ 난류
유량이 증가하여 임계유속(critical velocity)에 도달하면, 유체는 더 이상 층류로 흐르지 못하고 교차흐름과 소용돌이가 일어나 유체의 진동이 심해진다. 일반적으로 유체흐름이 고체 경계와 접촉하거나(벽난류) 유속이 다른 두 흐름층이 접촉할 때(유리난류)도 난류가 발생한다. 난류 흐름 중에 발생한 다양한 크기의 에디는 점점 작아지다가 마침내 사라진다.

참고자료

· Warren L. McCabe 외 2인, 단위조작, 7th ed. McGraw-Hill Korea, 2008, p. 30-32, 40-47, 73-79, 101-107, 189-193
· 고영하 외 3인, 유체역학, 북스힐, 2006, p. 94-96, 149-167, 271-274, 277
· Noel de Nevers, 화공유체역학, 2th ed. 희중당, 1994, p. 56-59, 165-167, 184-193, 362