유체역학실험 레이놀즈수 결과보고서

목차

1. 실험 목적
2. 관련 이론
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 결론 및 고찰
6. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
레이놀즈 실험 장치를 사용하여 층류와 난류의 상태를 관찰함과 동시에 층류와 난류의 경계선이 되는 한계 흐름에 해당하는 한계 유속과 한계 레이놀즈수를 결정한다.

3. 실험 방법
1. 수조에 관로보다 높은 곳 까지 물을 채운다.
2. 물의 온도를 재고 관로의 관직경을 구한다.(주어진 온도 20’C , 관 직경 22mm로 주어짐)
3. 급수 밸브를 열어 실험관로에 물을 공급하면서 수위를 유지하기 위해 배수밸브도 열어 평형을 맞추어준다.
4. 잉크통에 적절하게 물과 잉크를 섞어 넣어주고 펌핑기로 압력을 가해 잉크가 흐르는지 주목한다.
5. 실린더를 사용하여 물을 정해진 시간동안 받아내어 그 시간동안 받아낸 부피를 측정한다.
6. 시간과 부피를 이용하여 유량을 결정하고 주어진 직경으로 하여금 유속을 구해낸다.
7. 잉크의 흐름을 관찰하여 층류와 난류를 구분한다.
8. 레이놀즈수를 구하고 난류를 구하기위해 유량을 변화시키면서 앞의 과정을 반복한다.

5. 결론 및 고찰
레이놀즈 수 실험은 관수로에서의 유속에 따라 달라지는 레이놀즈 수를 계산하고 해당하는 레이놀즈 수에 대한 흐름을 관찰하는 실험이었다. 그 흐름은 레이놀즈 수에 따라 세가지로 나눌 수 있었는데 2100이하에서 층류 2100~4000에서 천이류 4000이상에서 난류를 나타낸다. 각각의 모습은 각기 다른데, 이 모습을 이론상 그림과 달리 실험에 의해 눈으로 실제로 마주할 수 있었다. 관수로에서 흐름은 점성력이 지배하게 된다. 점성력은 점성계수에 비례하고 관성력은 에 비례한다. 우리가 판단하는 관수로에서의 힘은 관성력에 대한 점성력이므로 변수로 작용하는 것은 유속이다. 같은 액체의 점성력은 같기 때문에 사실상 관성력의 유속만 고려하면 되는 것이다. 직경과 점성계수 밀도는 지금 상황에서 정해진 상수이므로 유속을 빠르게 하게되면 관성력비가 커지게 된다. 이를 통해 흐름의 형태 즉 층류,천이류 그리고 난류를 확인하게 된다.

참고 자료

이재수, 『수리학』, 구미서관, 2007, 125~126p
Cengel,Cimbala, FLUID MECHANICS 3rd edition SI unit , McGrawHill, 2014, 51~56p
물백과사전-레이놀즈
http://www.water.or.kr/encyclopedia/encyclopedia/encyclopediaview.do