[기계공학실험]레이놀즈수

소개글

파이프관을 흐르는 물의 임계 레이놀즈 수를 측정한다. 관의 유동에서 물의 흐름상태를 파악한다. 관내 유동에 염료를 주입하여 염료의 확산을 통해서 층류와 난류를 파악한후 일정시간동안에 관을 통과한 물의 양을 측정하여 부피를 파악하고 유량을 계산하여 레이놀즈 수를 측정한다. 측정된 임계 레이놀즈 수와 이론적으로 알려진 임계 레이놀즈 수를 비교하여 보고 어떠한 요소들이 레이놀즈 수에 영향을 미치는지 고찰해본다.

목차

서론
1. 실험목적
2. 실험이론
2-1. 층류 유동과 난류 유동
2-2. Reynolds수
2-3. 상사의 법칙
2-4. 유체역학에서 흔히 사용하는 무차원 수
본론
3. 실험장치
4. 실험방법
5. 실험결과

결론
6. 결과 분석 및 고찰
7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험목적
실제 유체의 유동은 점성의 존재로 대단히 복잡하게 진행한다. 유체에 점성의 영향은 임계 레이놀즈수를 기점으로 층류와 난류로 구분하는데 그 경계면의 유동을 천이구역이라고 한다.
본 실험은 관의 유동에서 물의 흐름상태와 층류, 난류의 개념을 이해하고 임계레이놀즈수를 산출하는 데 목적이 있다.

2. 실험이론
2-1 층류 유동과 난류 유동
담배를 피는 사람 옆에 있을 때 담배 연기를 살펴보면 처음 몇 센티미터는 매끈하게 올라가다 그 이후는 올라가면서 임의의 방향으로 흔들리는 것을 볼 수 있다. 마찬 가지로 파이프 내부 유동도 자세히 보면 낮은 속도에서는 매끈하게 흐르나 어떤 임계값 이상에서는 혼돈 양상을 보인다. 전자의 경우를 층류(Laminar)라고 부르며 유선이 매끈하고 질서정연한 유동특성을 보이고, 후자의 경우는 난류(Turbulent)라 부르고 속도가 요동치고 매우 무질서한 유동특성을 보여준다. 층류에서 난류로의 천이(Transition)는 급작스레 일어나지는 않고, 난류가 되기 전 난류와 층류유동 사이를 반복하는 일정 영역에 걸쳐서 발생한다. 실제 마주치는 대부분의 유동은 난류이다. 층류는 소구경관 내부의 오일 유동과 같은 높은 점성 유동에서 나타난다.

그림 1. 촛불 연기의 층류 및 난류

층류, 천이, 난류 유동의 존재는 약 100년전 영국 엔지니어 Osborne Reynolds가 시도했던 유리관 내를 흐르는 유동에 염료를 주입함으로써 확인할 수 있다. 염류선은 층류인 낮은 속도에서는 매끄러운 직선을 이루다가

참고 자료

1) 유체역학, 이원남 외 6명 공역, McGraw-Hill
2) 유체역학, 김경호 외 3명 공역, 사이텍 미디어
3) 기계유체역학, 장기석, 일진사