레이놀즈수 측정 실험

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2020.06.12
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소개글

"레이놀즈수 측정 실험"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목표
2. 이론
3. 장치 사양
4. 실험 장치 및 준비물
5. 실험 시 유의사항
6. 실험 방법
7. 실험 데이터
8. 실험 결과 및 그래프
9. 고찰 및 문제점

본문내용

1. 실험목표

실제 유체의 유동은 점성유동으로 이상유체의 비점성유동보다 복잡하고 문제해결이 어렵다. 이러한 점성유동은 층류, 전이, 난류로 구분된다. 레이놀즈 실험은 저수조의 수조를 일정하게 유지하면서 관내의 유체의 유동상태와 레이놀즈수와의 관계를 이해하고 층류와 난류의 개념을 이해하며, 임계 레이놀즈수를 산출하고자 한다.

2. 이론

1) 레이놀즈 수

물체를 지나는 유체의 흐름 또는 유로 속에서의 유체흐름의 관성력(관성저항)과 점성력의 크기의 비를 알아보는 데 있어서 지표가 되는 무차원수 입니다. 레이놀즈에 의하여 도입되었습니다. 흐름 속에 있는 물체의 대표적 길이를 (원통 속의 흐름의 경우에는 원통의 지름, 흐름 속에 가 있는 경우에는 그 구의 반지름), 유속을, 유체밀도를, 점성률의 관계식으로 정의가 되는데, 흐름 상태는 레이놀즈수에 의해 크게 달라지므로 레이놀즈수는 흐름의 특징을 정해지게 하는 데 가장 중요한 조건이 됩니다. 레이놀즈수가 작은 동안은 정류 상태이었던 흐름도, 레이놀즈수가 임계값을 넘게 되면 불규칙적으로 변동하는 난류로 변하게 된다

2) 관로 내 유체의 흐름

(1) 층류 : 유속이 느릴 때 착색액이 일직선으로 흐르는 경우, 즉, 물의 입자가 흐트러지지 않고 일직선의 층을 형성하여 흐르는 흐름
∴ 착색액의 흐름 형태는 직선이다.

- 속도가 작을 때 유체는 측면혼합이 없게 흐르게 되며 인접한 층이 다른 층을 지나서 흐릅니다. 여기에는 중단흐름이나 소용돌이가 없게되지만, 속도가 커지면 난류가 생기고 소용돌이가 발생하여 혼합이 일어나게 됩니다. 유체의 질서 정연한 흐름이 난류와 대비되는데, 가는 파이프에 물을 흘릴 경우 가령 잉크를 넣어 흐름의 상태를 관측하면 유속에 따라 레이놀즈수가 작을 때에는 잉크가 직선 형태로 되고, 물의 각 부분이 파이프 벽에 평형으로 움직이며 서로 섞이지 않는것을 알 수가 있습니다. 이러한 흐름이 층류이다.

참고 자료

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