유체공학실험 레이놀즈 수 실험 6.5/7!!

목차

1. 실험 목적
2. 실험 관련 이론
3. 실험장치 및 방법
4. 실험 결과 및 토의
5. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
실제 유체는 유동을 방해하는 점성에 의한 마찰로 인해 이상유체의 유동보다 대단히 복잡하다. 레이놀즈수(Reynolds Number)라 불리는 무차원수는 층류와 난류로 특정 지어지는 점성유동의 구분 지표가 된다. 본 실험은 파이프 내 유체의 흐름을 눈으로 보이는 염료로 관찰하여 층류, 난류의 임계 구간을 알아보고 이때의 임계 레이놀즈수를 구해보는 실험이다.

2. 실험 관련 이론
2.1 층류(laminar flow)
층류는 그림 1의 a)와 같은 흐름 상태이고 유체가 매끄럽고 규칙적인 경로로 운동하는 유동의 한 형태이다. 이는 유선형 유동(streamline flow)의 한 형태로 유체의 어느 한 지점에서 속도, 압력과 같은 여러 가지 유동 성질이 시간에 대해 일정한 값을 갖는다. 수평의 평면에 대한 층류는 각각이 서로 평행인 얇은 층으로 이루어진 것으로 생각할 수 있다. 곧은 관내에서 층류는 동심원을 이루는 여러 개의 유동원통이 서로 상대적인 운동을 하는 것으로 생각할 수 있는데 맨 바깥층은 관의 벽면에 부착되어 있으며 관의 중심 쪽으로 갈수록 빠른 속도로 운동한다. 층류는 유동 경로의 단면이 비교적 작고 유동의 속도가 느리며 점성의 영향이 미치는 경우에만 발생하며, 뉴턴의 점성 법칙이 적용된다. 층류의 대표적인 예로 기름이 가는 관내를 통과할 때, 혈액이 모세관을 통과할 때를 들 수 있다.

2.2 천이영역
층류와 난류의 중간에 애매한 흐름 상태를 천이 영역흐름 상태라고도 하고 그림 1의 b)와 같다. 층류의 파괴로부터 유동전역이 난류로 성장되는 기간의 유동을 천이유동이라 하며, 층류와 난류의 전환이 일어난다.

2.3 난류(turbulent flow)
난류는 그림 1의 c)와 같이 불규칙하게 움직이면서 서로 섞이는 흐름이다. 낮은 점성, 빠른 속도, 큰 유동 통로를 가지는 경우 즉, 점성의 영향보다는 관성력으로 영향을 더 받는 경우에는 불안정해지며, 속도가 점점 빨라지면 난류가 된다.

참고자료

· Fox, Fluid Mechanics, WILEY, 8 Edition, pp.32∼33, 303∼304