기계공학실험 레이놀즈유동 레포트

목차

1.실험 이론
2.실험 방법
3.실험 결과
4.실험 결과 분석 및 고찰
5.참고 문헌

본문내용

1. 실험 이론
1) 유량
유체가 흐를 때 유체의 흐름 방향과 직각인 단면을 단위 시간동안 통과하는 양을 의미한다.
유량 (A = 유체의 통과 단면적, V = 유체의 속력)으로 계산되며 단위는 [] 이다.
하나의 연결된 관을 흐르는 유체의 양은 변하지 않으므로 유량은 흐르는 위치에 관계없이 일정하다. 따라서 와 같이 나타낼 수 있다.

2) 레이놀즈수와 그에 따른 유동의 형태
유체에서 점성에 의한 힘과 관성에 의한 힘의 상대적인 비를 나타내는 무차원수이다.
(ρ : 유체 밀도, v : 유속, d : 관의 지름, μ : 유체 점성계수, ν : μ/ρ = 유체 동점성계수)
Re가 작으면 점성력이 큰 층류, Re가 크면 관성력이 큰 난류로써 유동의 대략적인 형태를 예측할 수 있다. 일반적으로 Re < 2300 일때는 층류, 2300 < Re < 4000 일 때 천이류, Re > 4000 일 땐 난류로 분류한다. 각각의 유동 형태는 아래 그림과 같다.

3) 관내 유동의 입구영역
외부 유동에서는 벽면의 존재에 의해 생겨나는 경계층이 후류로 가면서 계속 성장하게 된다. 이때 관의 입구에서 경계층이 성장하는 영역을 입구영역이라 부르며 유속 분포가 후류로 가면서 변하게 된다. 입구 영역의 길이는 유동의 형태에 따라 레이놀즈수를 이용해 대략적인 값을 계산할 수 있으며 계산식은 다음과 같다.

2. 실험방법
1) 실험 장비 안의 물 온도를 측정하고 온도에 따른 물의 점성계수를 알아낸다.
2) 수조에 물이 가득 찰 때까지 물을 채운 후 색소가 담긴 통의 밸브를 살짝 열어 실험 장비 내로 색소가 흐르도록 한다. (조교님이 직접 조절)

참고 자료

Munson/Okiishi/Huebsch/Rothmayer, Fundamentals of Fluid Mechanics 7th Edition, WILEY, 2013, pp. 18 ~ 19 & 402 ~ 405
이종석, 수리학 실험, 새론, 2004, pp. 188 ~ 192
https://ko.wikipedia.org/wiki/레이놀즈_수, 임계 레이놀즈수, 2019.09.23.
https://en.wikipedia.org/wiki/Density#Water, Density of liquid water at 1 atm pressure, 2019.09.23.