[기계공학실험]Friction Loss

소개글

서강대학교 기계공학과 학생입니다. 만점 받은 실험 레포트입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 관련 이론
◆ 레이놀즈 수
◆ Reynolds 수에 따른 유동특성
◆ Poiseuille equation
3. 실험결과 및 토의
1) 실험전의 데이터
2) Hydraulic gradient
3) Determination of critical Reynolds number
4) Calculation of viscosity from experimental results

본문내용

1. 실험 목적
여러 기초과목 이수를 통해서 유체가 흐르는데 있어서 용기나 관의 형태나 마찰 등이 밀접한 연관을 맺고 있다는 사실을 알고 있다.
유체의 흐름에는 층류와 난류가 있다. 이것은 레이놀즈 수에 영향을 받게 되는데 레이놀즈 수의 경우에 따른 유체 흐름의 형태와 변형과정을 파악할 수 있다.
본 실험의 목적은 흐르는 유체가 가는 모세관을 통해서 흐를 경우 관 내에 존재하는 마찰과 유체의 점성에 의해서 흐름이 어떤 변화를 겪게 되는지 파악하는데 그 목적이 있다.
2. 관련 이론
◆ 레이놀즈 수
물체를 지나는 유체의 흐름 또는 유로(流路) 속에서의 유체흐름의 관성력(관성저항)과 점성력의 크기의 비를 알아보는 데 있어서 지표가 되는 무차원수. 레이놀즈에 의하여 도입되었다. 흐름 속에 있는 물체의 대표적 길이를 (원통 속의 흐름의 경우에는 원통의 지름, 흐름 속에 球가 있는 경우에는 그 구의 반지름), 유속을 , 유체밀도를 , 점성의 관계식으로 정의된다(여기서는 운동점성계수). 흐름 상태는 레이놀즈수에 의해 크게 달라지므로, 레이놀즈수는 흐름의 특징을 정해지게 하는 데 가장 중요한 조건이 된다. 레이놀즈수가 작은 동안은 정류(整流)상태이었던 흐름도, 레이놀즈수가 임계값[臨界値:臨界레이놀즈수라 한다]을 넘게 되면 불규칙적으로 변동하는 난류(亂流)로 변하게 된다.
식으로 표현하면,

◆ Reynolds 수에 따른 유동특성
유동에 대한 일반해는 아직도 존재하지 않는다. 수십여 특수한 경우 해석적인 해가 알려져 있고, 비교적 많은 경우 컴퓨터에 의한 수치해가 있으며, 그 외에는 실험에 의한 자료의 형태로 알려져 있다. 만약 점성이나 압축성과 같은 중요한 영향을 무시한다면 많은 이론이 있으나, 일반적인 이론은 없으며 영원히 없을지도 모른다. 그 이유는 어느 Reynolds 수 근처에서는 유동이 심하게 변하기 때문이다. 유동은 더 이상 완만하게 변하거나 정상적(층류)이 아니며 심하게 섭동(fluctuation)하고 교란(난류)된다. 이러한 변화를 난류로의 천이(transition)라고 한다. 천이에 영향을 주는 인자는 벽면의 조도, 상류에서의 섭동 등 많으나 Reynolds 수가 주인자이다. 로 정의하고 U를 평균유속, L을 전단층의 폭이나 두께라면 다음의 영역으로 대략 나눌 수 있다.

참고 자료

없음