기초기계공학실험 레이놀즈 수 실험

목차

1.실험제목
2.실험목적
3.관련이론
4.실험장치도
5.실험방법
6.실험결과 및 Data표
7.실험사진
8.개인고찰

본문내용

실험 제목 : 레이놀즈 수 실험
실험목적
:원관 속의 흐름, 평판 상의 흐름 및 개수로의 흐름 등을 연구하려면 우선 유동의 특성을 파악하여야 한다. 유체의 유동은 유동특성에 따라 크게 층류 유동(laminar flow)와 난류 유동(turbulent flow)로 구분된다.
본 실험은 유체역학에서 가장 기본적인 무차원 수인 레이놀즈 수를 기준으로 유동의 특성을 파악하는 기본적인 실험으로서 층류 및 난류를 임의적으로 발생시키고 유동상태를 가시화하여 레이놀즈 수와 유동형태의 관계를 고찰한다.

관련이론
1.층류유동과 난류우동
담배를 피우는 사람 옆에 있을 때 담배연기를 살펴보면 처음 몇 센티미터는 매끈하게 올라가다 그 이후는 올라가면서 임의의 방향으로 흔들리는 것을 볼 수 있다. 다른 연기들도 유사하게 거동한다. 마찬가지로 파이프 내부유동도 자세히보면 혼돈 양상을 보인다. 전자의 경우를 층류(laminar)라 부르는데 유선이 매끈하고 질서정연한 유동 특성을 보이고, 후자의 경우는 난류(turbulent)라고 부르는데 유선이 매끈하고 질서정연한 유동 특성을 보여준다. 층류에서 난류로의 천이(transition)는 급작스럽게 일어나지는 않고, 완전히 난류가 되기 전 난류와 층류 유동 사이를 반복하는 일정 영역에 걸쳐 발생한다. 실제 마주치는 대부분의 유동은 난류이다. 층류는 작은 직경의 관 또는 좁은 통로 내부의 오일 유동과 같은 높은 점성유동에서 나타난다. 층류, 천이, 난류 유동 영역들의 존재는 약 100년 전 영국 엔지니어 Osborne Reynolds(1842-1912)가 시도했듯이, 유리관 내를 흐르는 유동에 염료를 주입함으로써 확인할 수 있다. 염료선은 층류인 낮은 속도에서는 매끄러운 직선을 이루다가, 간헐적 요동이 나타나는 천이 영역을 거쳐 완전 난류가 되면 임의적이고 빠른 지그재그 운동을 하게 된다.

참고 자료

레이놀즈 수, 층류와 난류 - Cengel 유체역학 3판
기계공학도를 위한 열유체공학실험 [5장. 레이놀즈 수 실험]