[수리학실험]층류와난류의실험,레이놀즈수

소개글

[수리학실험] 중 층류와난류의실험 입니다.

목차

1. 실험개요
2. 실험목적
3. 실험이론
4. 실험기구
5. 실험방법
6. 실험경과

본문내용

3. 실험이론

① 실제 유체가 가지는 점성 효과는 흐름의 상태를 두 가지의 서로 전혀 다른 흐름 상태인 층류(laminar flow)와 난류(turbulent flow)로 만든다.
② 실제 유체의 흐름을 층류와 난류로 구분한 것은 레이놀즈의 실험 결과로부터 비롯된다. 실험 장치를 통하여 색소를 유리관 내로 주입시키면서 밸브를 약간 열었을 때 물은 유리관 속으로 느린 속도로 흘렀으며 색소는 가는 실과 같이 흐트러지지 않고 직선을 그리는 것을 관찰했으며, 레이놀즈는 이러한 상태의 흐름을 층류라고 정의하였다. 밸브를 천천히 더 열었을 때 유리관 내 유속도 더 빨라졌으며 유속이 어느 정도의 크기에 달했을 때 색소의 직선적인 흐름은 밸브 부근부터 흐트러졌으며, 결국에는 유리관의 입구부까지 혼탁한 상태가 파급되었다. 이러한 상태의 흐름을 난류라고 정의하였다.
③ 레이놀즈는 색소가 흐트러지기 시작하는 순간의 유리관 내 평균 유속의 크기를 물탱크 내 물의 정체 정도에 비례하여 커짐을 발견하였다. 이 유속을 한계유속(critical velocity)이라 하고, 이는 상한계 유속과 하한계 유속으로 나눈다. 상한계 유속(higher critical velocity)는 층류 상태로부터 난류 상태로 변화시킬 때에 한계 유속을 의미하며, 하한계 유속(lower critical velocity)은 난류 상태로부터 유속을 줄여서 층류상태로 변화시킬 때의 한계 유속을 의미한다.
④ 레이놀즈는 레이놀즈수(Reynolds number)라는 무차원량을 다음과 같이 정의하였다.




상‧하한계 유속에 해당하는 한계 레이놀즈수에 의하여 층류와 난류를 다음과 같이 구분하였다.
층류 : Re ≦ 2000
천이구간 : 2000 < Re < 4000
난류 : Re > 4000

참고 자료

없음