[유체역학실험]유체의 물성치 측정

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 장치
4. 실험 방법
5. 주의 사항
6. 실험 결과
7. 토의 사항

본문내용

1. 실험 목적
유체의 유동을 파악하기 위해서는 유체의 물성치인 밀도와 점도를 알고 있어야 한다. 유체의 밀도를 측정하기 위해 부력의 원리를 바탕으로 하는 비중계라는 기구를 이용하여 밀도를 측정하고, 유체의 점도를 측정하기 위해 세관식 점도계의 원리와 동일하게 제작된 장치를 통해 물과 글리세린의 유동을 임의로 발생시켜 유체의 점도를 간접적으로 측정하여 레이놀즈 수를 계산하고 유동형태와 어떤 관계인지에 대해 고찰하는 것이 목적이다.

2. 실험 이론 및 원리
가. 유체의 비중(Specific Gravity)
비중은 물질의 밀도에 대한 상대적인 비를 나타낸다. 일반적으로 액체는 1 기압에서 온도가 4 ℃인 물을 기준으로 하고, 기체는 21℃ 공기를 기준으로 한다.

나. 레이놀즈 수(Reynolds Number)
점성에 대한 관성의 상대적인 크기를 비율로 나타낸 수로 층류 유동과 난류 유동을 구분하는 기준이 되는 수이다. 레이놀즈 수는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.
여기서 유체의 점성계수 μ와 유체의 평균속도 V를 구해야 한다. 일단 유체의 평균속도를 구하기 위해서는 파이프를 통과하는 유량 Q를 구해야 한다. 유량은 액체의 부피를 시간으로 나눈 값으로 구할 수 있다. 그리고 유속에 관한 유량 Q는 다음과 같다.
또한, 유량 Q는 파이프 표면에서의 마찰계수와 파이프 입구와 출구 사이의 압력강하에 대한 식을 조합하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.
이제 점성계수 μ 를 구하기 위해서 압력강하 Δp를 구해야 한다. 파이프 입구와 출구 사이의 압력강하는 다음과 같다.
압력강하를 계산한 후 μ 를 알아내고, 레이놀즈 수의 공식에 대입하여 파이프 내의 유체 유동 형태를 알아낼 수 있다.

참고 자료

없음