고려대학교 기계공학실험II [A+학점, 분반 3등] Reynolds실험 결과보고서

소개

고려대학교 기계공학실험2 Reynolds 실험 결과보고서입니다.
2020년 2학기 기계공학실험2에서 분반에서 5등 이내의 총합성적을 받았으며, A+의 학점을 받았습니다.
제가 직접 만든 자료이므로 표절의 우려가 없습니다. 구체적으로 서술한 보고서입니다.

목차

1. Reynolds Experiment 실험에 관한 설명
1) 실험과정에 관한 간단한 설명
2) Results & Discussions

본문내용

관내의 흐름이 층류인지, 난류인지 판단하는 기준으로 무차원수인 Reynolds number를 사용하게 되는데, 이때 층류 및 난류의 경계가 되는 Reynolds 수를 Critical Reynolds 수(임계 레이놀즈 수)라고 한다. 이 임계 레이놀즈 수를 측정하는 것이 이번 실험의 목적이 된다. 또한, 층류와 난류일 때의 수관에서의 Colored Water의 Visualization을 살펴보는 것 또한 실험에서 살펴 볼 수 있다.

Reynolds 수는 유체운동에서 점성력에 대한 관성력의 비율로 설명할 수 있다. 관성력은 Inertia Force로 물체의 속도 변화에 저항하며, 유체 이동의 원인이 된다. Viscous Force는 점성력으로, 점성이 있는 유체가 움직일 때 마찰에 의해 유체의 흐름이 저지되고, 이 결과로 나타나는 힘이 점성력이다.

예시로, 이번 실험에서 쓰이기도 하는 원형파이프 내의 유동의 Lower Critical Reynolds number의 경우 2300정도가 된다. 고로, Reynolds number가 2300보다 낮다면 그 유동은 층류(Laminar Flow)가 된다. 유동의 Reynolds number가 2300에서 4000사이에서 유동의 성질은 정확히 말 할 수 없다고 보아야 하며, 이 영역을 천이영역(Transtional flow)라고 한다. Upper Critical Reynolds number는 4000정도이며 Reynolds number가 4000을 넘게 되면, 난류(Turbulent Flow)가 된다.

물의 흐름에 진동이나 Shock가 가해지면, 유체의 흐름에 저항해 Viscous Force term에 영향을 미치거나, 수조로부터 나오는 파이프에 영향을 주어 Q(Flow rate)값에 영향을 미칠 수 있다. 이는, 곧 Reynolds number Experiment 오차의 원인으로 이어진다.

참고자료

· 고려대학교 기계공학실험2 Manual
· Munsons's Fluid Mechanics SI Version
· Fluid Mechanics Fox McDonald Pritchard Mitchell