유체공학 실험 - 레이놀즈 측정실험 다운받기
레이놀즈 측정실험
목차
1. 실험목적
2. 관계이론
3. 실험준비
4. 실험장치
5. 실험방법
6. 실험결과
7. 실험결과 분석
8. 후기
9. 참고자료
1. 실험목적
레이놀즈 실험 장치를 이용 유속을 조절하여 관로내의 유체유동이 층류, 천이 및 난류인지를 직접 관찰하고, 각각의 수온, 유량 및 유속을 측정하여 레이놀즈수를 계산하고, 흐름의 상태와 레이놀즈수의 관계를 비교 및 분석한다.
2. 관계이론
2.1 레이놀즈수(Reynolds Number)
레이놀즈수는 1883년에 영국 맨체스터 대학교수인 Oscorne Renyolds에 의하여 창안된 수로서 유체의 입자가 서로 층을 이루면서 선적으로 미끄러지는 층류와 서로의 유체입자가 불규칙운동을 하면서 상호간에 격렬한 운동을 일으키는 난류를 구분하는 무차원수이다.
물이 지름 D인 파이프를 평균속도 V로 흐를 때, 충분히 “적은 유량”에 대해서 물감이 유체내에서 그리는 선(유맥선)은 거의 명확한 선을 나타내는데 이를 층류유동이라 한다. 또한 충분히 “많은 유량”에 대해서 물감선이 불규칙한 형태로 모든 영역에 걸쳐 순간적으로 퍼지고 확산되는데 이를 난류유동이라 한다. 반면, “중간정도의 유량”인 경우는, 물감이 그리는 선은 시간과 공간에 대해 요동하며 간헐적으로 불규칙한 운동형태가 나타나는데 이를 천이유동이라 한다. 위의 설명은 [그림 2-1]에 나타나 있다.
[그림 2-1] 유동의 형태
앞에서 양들을 “충분히 적은 유량”으로 한 것처럼 이러한 식의 표현은 옳지 않기 때문에 무차원 매개변수인 레이놀즈수를 사용해야 한다. 레이놀즈수는 물리적으로 관성력/점성력의 비를 나타낸다. 이는 아래 [식2-1]에 나타내었다.
[식2-1]
그런데
[식2-2]
그러므로
[식2-3]
: 유체의 평균속도 : 유체의 밀도 : 유량
: 대표길이(원통 지름, 구 지름) : 점성계수 : 동점성 계수
층류에서 난류로, 또는 난류에서 층류로 천이할 때의 유속을 임계속도라 하고, 그 때의 레이놀즈수를 임계레이놀즈수라고 한다. 층류에서 난류로 바뀔 때의 레이놀즈수의 값을 상임계 레이놀즈수라 하고, 난류에서 층류로 바뀔 때의 레이놀즈수를 하임계 레이놀즈수라 한다. 레이놀즈수의 범위는 …(생략)
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