[유체역학실험]레이놀즈 수 측정실험(우수평가자료)

소개

유체역학 실험 레이놀즈 수 측정실험 보고서입니다.

목차

실험 결과 요약
유 체 공 학 실 험 보 고
1. 실험 목적
2. 실험 관련 이론
3. 실험장치 및 방법

본문내용

유체의 흐름이 층류에서 난류로 바뀌는 것을 천이(transition)라 하고, 천이가 일어나는 레이놀즈수를 임계 레이놀즈수(critical reynolds number)라 한다. 즉, 레이놀즈수가 어느 정도를 넘으면 층류는 난류로 변한다. 레이놀즈 수는 이러한 유체 흐름의 특성을 규정할 때 사용한다. 실험에서 저장조로 부터 원관을 통해 물이 흐르고 유동의 가시화를 위해 원관의 입구에서 염료를 가늘게 주입한다. 유량이 적을 때는 유동내의 주입된 염료선은 하나의 선을 이룬다. 즉 유동이 층류이기 때문에 염료의 분산은 거의 없다. 층류유동은 유체 유동이 층상으로 흐르고 주위의 유체층과 거시적인 혼합이 거의 없다. 원관을 통한 유량이 증가됨에 따라 염료선은 불안정하게 되고 불규칙한 운동으로 흩어진다. 염료선은 퍼지고 무수하게 얽힌 실과 같이 꼬인다. 그리고 이것은 전체 유동장을 통해 급속히 분산된다. 유체의 평균속도를 V , 관의 내경을 d, 유체의 밀도와 점성계수를 각각 ρ와 μ라고 하면 레이놀즈수를 다음과 같이 나타낼수 있다.

우리가 행했던 실험에서 상임계 레이놀즈수(층류→난류) 실험에서 평균을 내어보면 물의양 일때 시간은 18.90(s)가 걸렸고 유량은 , 유속은 0.07 Reynolds 수는 1743 이었다. 하임계 레이놀즈수(난류→층류) 일때는 물의양 일때 시간은 16.01(s)가 걸렸고 유량은, 유속은 0.17Reynolds 수는 4234 였다. 이론적으로 상임계레이놀즈 수는 2000에서 4000정도이고, 하임계 레이놀즈수는 대략 2000정도이다. 상임계의 경우는 실험 레이놀즈 수가 이론값과 같은 경우는 한번뿐이었고 평균도 이론값보다 적었다. 하임계레이놀즈수는 두 번정도 실험값이 이론값과 비슷했고 나머지는 이론값보다 훨씬더 크게 나왔다.

참고자료

· 유체역학 5판, 사이텍 미디어, 유상신, 서상호 역 2000
· 공학과 의학을 위한 기본유체역학 ,사이텍 미디어, 유상신 서상호 외 공저, 2005
· 2005년도 2학기 숭실대학교 유체역학 강의노트(저서아님)
· http://sfel.enets.co.kr