레이놀즈 수 실험

소개

"레이놀즈 수 실험"에 대한 내용입니다.

목차

1. Abstract
2. Nomenclature
3. INTRODUCTION
4. EXPERIMENTAL SETUP AND METHODS
5. RESULTS AND DISCUSSION
6. CONCLUSION
7. REFERENCES

본문내용

Abstract

난류는 유체 내부 무작위한 압력과 속도의 섭동이다. 난류는 물질, 운동량, 에너지 전달을 크게 촉진하므로 이를 이해하고 활용하는 것은 엔진, 열교환기, 프로펠러 등 현대공학시스템의 개발에 매우 중요하다. 본 실험에서는 층류와 난류유동의 특성에 대해 이해하고, 현상을 지배하는 레이놀즈 수의 증가에 따라 실제로 유동이 난류로 천이하는 것을 관찰하는 것을 목적으로 한다.

<중 략>

1. INTRODUCTION

유체흐름의 두 가지 형태는 1888년 영국의 Osborne Reynolds의 실험에 의해 증명되었다. Reynolds는 그의 실험에서 착색액의 주입으로 층류와 난류를 정성적으로 판별하였을 뿐만 아니라 Reynolds수에 의해 정량적으로 판별할 수 있는 방법을 제시하였다. 본 실험에서는 관수로 내의 흐름을 Reynolds의 원 실험에서처럼 색소 주입으로 층류와 난류로 구분 식별함과 동시에 층류와 난류의 경계가 되는 한계흐름(critical flow)에 해당하는 한계유속과 한계 Reynolds 수를 결정해 보기로 한다. 유체가 층류에서 난류로 천이하는 것은 유동 내 발생하는 불안정성이 성장한 결과로, 레이놀즈 수가 클수록 안정하게 유지하려는 점성에 대항하는 관성이 큰 것이므로, 전단응력에 의해 발생한 에디(eddy)가 점점 작은 에디로 분화하면서, 유동을 난류 형태로 만드는 것으로 이해할 수 있다.

따라서 특정 레이놀즈 수에서 유동은 층류에서 난류로 천이할 것이라 예측할 수 있으며, 이는 유동의 흐르는 상황, 예를 들면, 평판 외부유동인지, 원통이나 구 주변의 외부유동인지, 관내 내부유동인지에 따라 다르다. 여기서, 내부유동과 외부유동은 유체와 표면과의 경계에서 성장한 경계층이 서로 만나는지 여부에 따라 결정된다.
수영장에서 걸을 때, 공기중에서 걸을 때보다 더 큰 저항을 느끼는 것은 유체가 자신의 속도와 다른 표면을 만나 그 사이마찰력이 발생했기 때문이다.

참고자료

· Lab # 1 난류천이실험.pdf