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[토목] 레이놀즈수 실험

레이놀즈 실험● 목적레이놀즈 실험장치를 통해 관을 통과하는 유체의 흐름을 관찰하여 난류, 층류, 천이영역을 확인한 후 평균유속을 측정하여 레이놀즈 수를 계산하여 흐름형태와의 관계를 f-nre그래프와 비교한다.● 이론레이놀드는 유동에는 상대적으로 느린 속도에서 일어나는 것으로 유체 입자가 어디서나 벽면에 평행한 선을 따라서 매끄럽게 흐르는 경우이며 이때에는 저항의 일차승 법칙이 적용될 수 있다는것과 비교적 빠른 속도에서 일어나는 것으로 입자들이 평균속도 부근에서 꾸불꾸불한 운동을 하다가 결국 임의의 요동운동을 하게 되는 것을 알았다.이런 두 형태의 운동은 현재 각각 층류와 난류로 불린다.레이놀드는 이 두 형태의 유동의 존재가 속도에만 의존하는 것이 아니고 {Vd/ nu라는 매개변수에 의존한다는 사실을 밝혔다. 이것은 레이놀즈 수라 불리며 유체역학에서 매우 기본적이 변수중의 하나이다. 여기서{V는 관내의 평균속도이고 {d는 직경, {nu는 이른바 동점성계수라 불리는 것이다.{구 분유체의 흐름형태Renolds number층 류규칙적인 흐름R 〈 2100천이영역층류와 난류 사이에서진동하는 흐름2100 〈 R 〈 4000난 류불규칙적인 흐름R 〉4000● 난류의 발생난류란 유체의 불규칙한 흐름 상태를 말한다. 난류에서는 여러 가지 물리량이 시간적으로나 공간적으로 불규칙한 변동을 하고있으므로 통계적 취급이 필요하다. 난류는 고정된 벽과으 마찰력 또는 속도가 다른 유체의 접촉에 의하여 발생한다.비교적 가늘고 똑바른 관속의 흐름은 속도가 느린 동안에는 층류이지만, 속도가 빨라져서 어느값을 넘으면 난류가 된다. 대기 중에서는 일반적으로 온도성층이 있는데, 이 경우 난류의 발생은 레이놀즈 수 뿐만아니라, 온도성층의 정도에도 관계된다.난류는 3차원적이 입체구조를 하고있고 소용돌이도 가지고 있다. 난류는 층류에 비해 운동량, 열, 연기등의 확산능력이 월신 크다. 또, 난류는 본질적으로 비선형이고, 커다란 맴돌이에서 작은 맴돌이 쪽으로 흩어짐의 에너지가 끊임없이 흘러가서 결국 분자점성에 의하여 열이 되어 이탈한다. 따라서 외부로부터 계속적인 에너지공급이 없으면 난류는 소멸된다.● 실험장치1 시료 주입부2 항온수조3 유체가 흘러가는 Pipe line4 수조 입구5 수조 출구6 Pipe line 출구{s243156● 실험방법1. 실험장치 내부의 벽이나 관내에 있는 이물질을 제거한 후 물을 채운다.2. 출류 밸브를 조절하여 적당한 유속을 얻은 후 정상상태에 도달할때까지기다린다.3. 잉크관의 밸브를 조절하여 잉크를 흘려보내면서 흐름모양을 관찰한다.4. 잉크가 층류로 흐를때의 유량/시간을 측정한다. 이것을 4-5회 반복한다.5. 층류에서 천이영역으로 바뀌기전의 유량/시간을 비이커로 측정한다.6. 흐름이 천이영역으로 바뀐 뒤 출류밸브를 약간 잠궈서 흐름을 관찰한 후유속=유량/단면적·시간을 측정한다.7. 천이영역으로 바뀐후의 유량/시간을 4-5회 측정한다.8. 천이 영역내의 범위에서 유량/시간 측정 및 흐름 모양을 관찰한다.9. 천이 영역에서 난류로 바뀌기 직전의 유량/시간을 측정한다.10. 천이영역에서 난류로 바뀐후의 유량/시간을 유속으로 계산한 후 레이놀즈수를 계산하고 이론치와 비교한다.● 실험결과적당한 유속에서는 잉크가 매끄럽고 규칙적으로 흐르는 것을 관찰할 수 있었으며 유속이 어느정도 초과를 하면 잉크의 흐름이 상당히 불규칙하게 일어나는 것을 관찰할 수 있었다.하지만, 정확한 시간동안 계량하기가 어렵고, 여러 가지 주변상황으로 정확한 실험을 하기엔 조금은 어려움이 있었던점과 수업시간에 배웠던 진도에 맞추어 실험이 이루어 졌다면 내용의 이해가 훨씬 쉬웠을 것 이라는 아쉬움이 남는다.

공학/기술| 2001.12.13| 3페이지| 1,000원| 조회(1,289)

실험, 레이놀즈, 난류

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