Reynolds number 측정실험

소개글

유체 레이놀즈

목차

1.실험 목적
2.실험 이론
3.실험 방법
4.실험결과
5.고찰
6.참고 문헌

본문내용

1.실험 목적
유체가 관을 통하여 흐르는 모양을 관찰함으로써 흐름에 대한 유체 역학적 특성인 층류와 난류 및 임계속도를 구하여 Reynolds 수의 개념을 이해하고자 한다.

2.실험 이론
수평한 유리관에 유체가 흐르게 하고 그 입구에 잉크가 흐를 수 있는 노즐을 장치하여 유량의 변화에 따르는 잉크의 흐름을 관찰하였을 때, 속도가 작을 때는 잉크는 일직선 모양으로 흐르며, 어느 속도 이상이 되면 잉크가 관 전체에 퍼져 버리는 현상이 나타났다. 유체가 층을 이루는 흐름으로 층류(laminar flow), 또는 점성류(viscous flow)라고 하며, 잉크가 어떤 속도 즉, 임계 속도(critical velocity)를 넘으면 유체는 소용돌이를 이루면서 흐르기 때문에 관 전체에 잉크가 퍼지게 되는데 이 때의 흐름을 난류(turbulent flow)라고 부른다.
층류와 난류에서 중심부분에서의 최대 속도 [m/s]와 평균속도 [m/s]사이에는 식 (1)과 (2)와 같은 관계가 성립을 하게 된다.

< 중 략 >

난류의 성질
=> 난류는 여러 가지 공학 분야에서 중요하므로 최근 이에 관하여 많이 연구되고 있으며, 문헌도 상당히 축적이 되었다. 정교한 측정방법을 사용하여 난류로 흐를 때 에디의 실제 속도 변동의 세부를 추적하였는데 이로써 난류의 정성적, 정량적 성질이 상당히 많이 밝혀졌다. 관에서의 흐름 이외에도 다른 방법으로 난류를 발생시킬 수가 있다. 일반적으로 흐르는 유체가 고체 경계와 접촉하거나 두 층의 유체가 서로 다른 속도로 흐를 때 난류가 생기게 된다. 앞의 난류를 벽 난류라고 하며, 뒤의 난류를 자유 난류라고 한다. 벽 난류는 유체가 폐쇄 또는 개방 유로에서 흐름 중에 잠겨 있는 고체를 지나서 흐를 때 생기게 된다. 자유 난류는 정체 유체 중에서 분사 흐름이 도입이 되거나 경계층이 고체 벽에서 분리 되어 유체 본체로 흐를 때 생기게 된다.
난류는 흐르는 유체 중에서 공존하는 여러 가지 크기의 에디 집단으로 이루어진다. 큰 에디가 연속적으로 생기고 이것이 보다 작은 것으로 파괴되며 다시 보다 작은 에디로 발생을 하게 된다. 마지막에는 가장 작은 에디가 사라진다.

참고 자료

이태희&조영일 공저，「유체역학」(희중당, 1995) pp181～183
유체역학 ROBERT W FOX 지음, 서상호 강보선 외 1 명 옮김
유체역학 MUNSON YOUNG 외 2 명 지음, 윤순현 강동진 외 1 명 옮김