레이놀즈 수(NRe) 측정 및 레이놀즈수와 유체 흐름의 특성(예비)

목차

1.실험목적
2. 이 론
◆ 층류와 난류
◆ Hagen-Poiseuille 식
◆ Reynolds 수와 층류-난류 전이
◆ 난류-층류 전이 길이 등등....

3. 실험장치 및 방법
4. 참고 문헌

본문내용

1.실험목적
Reynolds 실험 장치를 이용하여 관을 통과하는 유체의 흐름 모양을 시각적으로 관찰하여 층류인지 난류인지 전이영역인지를 파악한다. 또한 각 영역에서 평균 유속의 측정으로부터 Reynolds수를 계산하고 기존의 f-NRe 그래프와 비교함으로써 Reynolds 수와 흐름형태(층류, 난류, 전이영역)의 상관관계를 연구한다.
또한 층류와 난류를 구별하는 상 한계 레이놀즈수와 하 한계 레이놀즈수를 구해서 관계를 파악한다.

2. 이 론
◆ 층류와 난류
1) 층류 : 유속이 느릴 때 착색액이 일직선으로 흐르는 경우, 즉, 물의 입자가 흐트러지지 않고 일직선의 층을 형성하여 흐르는 흐름.
2) 난류 : 유속이 빠를 때 착색액이 흐트러져 흐르는 경우 즉, 물의 입자가 상하 전후 흐트러져서 흐르는 흐름.
원관내 유체의 흐름을 관찰하면 흐름의 조건에 따라 두가지 흐름의 모양이 있다. 흐름이 비교적 완만할 때는 유선이 관벽에 평행해서 흐르고 서로 혼합되지 않는다. 이를 층류(laminar flow)라고 한다. 흐름이 빨라져 격해지면 유선이 불규칙하게 되고 서로 혼합된다. 이 흐름을 난류(turblent)라고 한다.



두 흐름의 모양은 다음의 무차원군인 레이놀드 수, Re에 따라 나타난다. 유체가 원관내를 흐르는 경유 유체의 변화형태는 임계속도의 판별을 위하여 관의 내경, 유체의 점도, 밀도, 평균 선속도 등에 달려있다. 흐름의 모양은 각종 이동현상에서 중요한 인자이다.



여기서, D:관 지름(m)
:평균 유속(m/sec)
:유체 밀도 (kg/m3)
:유체 점도 (kg/m․sec)
G:질량 속도 (kg/m2․sec)
뉴우턴 유체가 표면이 원활한 긴 관을 통하여 흐를 때 Re가 약 2100보다 적으면 층류가 되고, 4000보다 커지면 난류로 된다.
흐름의 모양이 층류일 경우에는 Hagen-Poiseille 식이 성립된다.

참고 자료

없음