레이놀즈수예레

목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 실험 방법
4. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
관을 통과하는 유체의 모양을 관찰하며 유체의 흐름에 대한 유체 역학적 근사성을 이해하고 Reynolds Number(레이놀즈수)를 결정해 본다.

2. 바탕 이론
1) 유체
역학적인 면에서 물체는 유체와 고체로 분류할 수 있다. 공학적으로는 물질에 전단력을 가했을 때 어떠한 반응을 나타내느냐 하는 것으로 분류가 된다. 고체는 일정한 전단력을 지지할 수는 있지만, 유체는 아주 작은 힘을 가하더라도 곧바로 운동으로 나타난다. 즉, 전단력에 저항하지 못하고 계속 운동하는 물질을 유체라고 정의한다. 유체는 액체와 기체로 구분되며, 액체의 경우엔 응집력이 매우 강해 대기 중에서 자유표면(액체와 기체가 만나는 단면)을 형성하는 반면에 기체는 확산이 일어난다.

2) 유체의 분류
(1) 점성에 따른 분류
유체는 점성이 있는 Viscous Fluid(점성유체)와 점성이 없는 Inviscid Fluid(비점성 유체)로 구분이 가능하다.

- Viscous Fluid(점성유체)
유체의 운동을 논할 때 점성이 무시되지 않는 유체 즉, 점정이 있는 유체를 점성유체라 하고 이는 뉴턴유체와 비뉴턴 유체로 구분한다. 뉴턴유체는 전단 속도의 크기에는 무관하게 일정한 점도를 나타내는 유체이고(전단응력과 각 변형율 간의 관계가 선형인 유체), 이러한 뉴턴의 점성법칙이 성립하지 않는 유체를 비뉴턴 유체라고 한다.

- inviscid Fluid(비점성 유체)
실제로는 존재하지 않고 유체의 해석을 그저 단순화시켜 이해를 돕기 위해 만들어진 유체로 점성이 없는 유체를 말한다. 이에 따라 외부의 영향(힘이나 압력 등)에 의해 변화가 없는 비압축성 물체이고 물체의 표면과 마찰이 없는 유체이다.

* 뉴턴의 점성 법칙
평행한 두 평판 사이에 유체가 흐르고 그 흐름을 방해하는 점성이 있다. 그때 위 평판을 일정한 속도 V로 운동시키는데 필요한 힘 F는 위 평판의 넓이와 속도에는 비례하고, 두 평판의 수직거리에는 반비례한다는 법칙이다.

참고자료

· 3학년 1학기 ‘단위조작 및 실험’ 실험노트
· 윤도영 저, 화학공학유체역학(마이크로유체학과 CFD) 2판, p128 ~ 130
· James O.Wilkes 저, Fluid Mechanics for Chemical Engineers, 2nd , p13~15.
· 실험방법 및 이론의 그림 직접 제작
· 장태익, 성안당, “표준 유체역학”. 2019, p243 ~ 245
· 박종배, 저 레이놀즈 영역에서 실린더 주위의 공기유동현상 해석을 위한 난류 모델들의 비교 연구, 서울산업대학교 학위논문(2002)