유체유동 결과

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목차

1. 서론

2. 실험 이론
(1) Reynolds Number
(2) Bernoulli 방정식
(3) 마노미터

3. 실험 방법
(1) Reynolds number 구하기
(2) 손실두 구하기

4. 실험 결과
(1) Reynolds number 구하기
(2) 손실두 구하기

5. 실험 결과 분석 및 고찰
(1) Reynolds number 구하기
(2) 손실두 구하기

6. 결론

7. 참고 문헌

본문내용

Reynolds number을 구하는 실험은 유체흐름을 통하여 Reynolds number의 개념과 유체흐름의 특성을 관찰, 이해하는데 그 목적이 있다. Reynolds number는 튜브의 지름, 액체의 밀도, 액체의 평균유속에 비례하고, 액체의 점도에는 반비례한 관계를 나타낸 식이다. 초기 설정한 흐름 상태가 잉크의 흐름상태와 일치하도록 조건들을 조절하여 실험한다. 잉크의 흐름을 확인한 후 잉크의 밸브를 잠그고, 유량을 측정한다. 시간 당 측정한 유체의 양으로 유량을 계산하고, 실험한 유체의 온도로부터 밀도와 점도를 얻어 주어진 직경으로 평균유속을 계산한다. 계산한 평균유속으로 레이놀즈 수를 구하고, 레이놀즈와 평균유속과의 관계를 이해한다. 계산 결과로 유속이 증가할수록 레이놀즈 수도 증가함을 알 수 있고, 약 0.1m/s 이하의 낮은 유속과 logN_Re는 약 3.3이하에서 층류 데이터가 나오며, 그 이상의 영역에서 전이영역과 난류가 나타난다. 각 흐름에 따른 잉크의 흐름으로, 층류에서 미끄러지듯 선형이며, 난류에서 측방향혼합이 일어나 여러갈래의 선들의 형태로 무질서한 유속분포를 알 수 있다.
손실두를 구하는 실험은 관 내의 부속품 근처에서의 유속변화에 따른 압력 손실두를 계산하고 비압축성 유체의 흐름에 대한 특성을 이해하는데 목적이 있다. 손실두를 구할 때, 베르누이 식을 사용하며, 베르누이 식은 유체의 각 부분에서 압력, 속도, 위치 사이의 관계를 알려주는 식이다. 수평관과 펌프 효율을 100%로 두어, 위치에너지와 펌프효율항을 무시하고 정리하여, 손실두를 구한다. 본 실험은 선택한 관이 연결된 밸브를 열어 내부에 있을 수 있는 공기를 빼내주고, 유체의 양을 조절한 후 마노미터로 압력차와 출구파이프에서 배출된 유량을 측정한다. Reynolds number을 구하는 실험처럼 유량으로 속도와 레이놀즈 수를 구하고, 출구와 입구에서 계산된 레이놀즈 수를 평균 내어 알맞은 운동에너지 보정인자를 선택하여 손실두를 계산한다. 결과로부터 유속이 클수록 손실두도 큰 값을 갖는 것을 알 수 있고, 즉 레이놀즈 수가 클수록, 난류일수록 손실두가 큰 값을 갖음을 알 수 있다.

참고 자료

김충수 ․ 남원모 ․ 신현민 ․ 최영우 ․ 김정현, 전이영역에서 레이놀즈수에 따른 마찰계수 측정, Journal of the Institute of Industrial Technology, Vol. 14, pp. 50~54, 2006.
박종진, 우행언, 장정익, 김정현, 레이놀즈 수에 따른 평판위 실린더 주위의 유체흐름, Journal of the Institute of Industrial Technology, Vol. 14, pp. 38~42, 2006