[고려대학교] 기계공학실험2 A+ / 1. Reynolds Experiment

목차

1) Describe the physical meaning of the Reynolds number.
2) Describe the flow pattern depending on the Reynolds number.
3) What are the causes of upper bound critical Reynolds number and lower bound critical Reynolds number?
4) List, at least 5, reasons for the error.
5) Present two or more dimensionless numbers other than Reynolds number and explain the physical meaning.
6) From the experimental data, calculate the density(depending on the water temperature), viscosity and kinetic viscosity of the fluid and also the mass flow rate (kg/s), velocity (m/s), air pressure and water temperature.
7) Determine the average Reynolds number by calculating the Reynolds number for each number of times from results of 6).
8) Analyze the results and discuss about it.
9) Describe the effects of vibration and shock on the test results.
10) Suggest ways to improve the design of devices related to the theory learned in this experiment.

본문내용

2) Describe the flow pattern depending on the Reynolds number.
유체의 관성력은 유체의 밀도와 속도의 제곱에 비례하는데, 레이놀즈 수가 커질수록 점성력보다 관성력의 크기가 상대적으로 커지므로 점성력이 더이상 유체의 빠르고 무작위적인 변동을 제어할 수 없게 된다. 즉, 쉽게 말해 유체의 유동이 ‘난류’로 변화하게 된다.

반대로, 레이놀즈 수가 일정 수준 이하로 작은 경우 점성력이 유체의 요동을 제어할 수 있게 된다. 즉 유체가 일정한 “선” 상으로 유동할 수 있게 되며, 이때의 유동을 ‘층류’라고 부른다.

유동이 난류로 변화하는 시점의 레이놀즈 수를 ‘임계 레이놀즈 수(Critical Reynolds number, Recr )’라고 부르며, 일반적으로 관 내 유동의 경우..

<중 략>

4) List, at least 5, reasons for the error.
① 첫째로, 실험자의 관측 능력 부족 및 실험 방식의 문제 등을 오차의 원인으로 꼽을 수 있다. 유량을 측정하기 위해 시간을 재는 과정에서, 물 높이의 차이가 1cm가 되는 두 지점 사이의 시간 차이를 측정했는데, 난류에서 층류로 변화하는 실험 조건에서는 그 시간 간격이 매우 작아 오차가 다소 크게 발생했을 수 있다.

② 2번째 실험을 진행하던 도중, 수조의 물 높이를 측정하는 과정에서 아래의 마개가 제대로 장착되지 않아 수조가 평평하게 위치하지 않고 기울어지는 문제가 발생했다. 이로 인해 유량이 정확하게 측정되지 않았을 가능성이 있다.

③ Colored liquid의 유동 변화를 통해 상한 임계속도 및 하한 임계속도를 결정해야 하는데, 그 기준이 사람에 따라 다르기 때문에 실제 실험 조건에서의 상한(하한) 임계속도와 맞지 않았을 수 있다.

참고 자료

없음