유체역학실험 | 레이놀즈 유동 시험

 

 

 

TIP

 

 

실제 유체의 유동은 점성의 존재로 대단히 복잡하게 진행한다. 유체에 점성의 영향은 임계 레이놀즈수를 기점으로 층류와 난류로 구분하는데 그 경계면의 유동을 천이구역이라고 한다. 레이놀즈수 측정 실험 장치를 통하여 유속 변화에 따른 관을 통과하는 유체의 흐름 모양을 시각적으로 관찰한다. 유체의 흐름이 층류인지 난류인지를 파악한 후 각각의 평균 유속을 측정하여 레이놀즈수를 계산하고 Reynolds 수와 파이프내의 유체의 흐름형태 (층류, 난류, 천이영역)의 상관관계를 이해한다. 아울러 장치의 조작 방법을 습득한다

 

 

 

층류와 난류

1883년 Osborne Reynolds 는 수평 유리관에 유체를 흐르게 하고 관 입구에서 노즐을 통하여 잉크를 흘려 유량의 변화에 대한 잉크의 흐름 현상을 실험하여 관찰하였다.

 

 

유량이 적을 때는 잉크가 일직선을 유지하며 흐르지만, 어느 정도 유량이 증가하면 잉크가 유리관 전체에 퍼져 파형으로 흐르는 현상이 나타났다. 이와 같이 유체의 거동이 흐름의 층을 유지하며 축방향의 흐름이 없는 흐름형태를 층류(Laminar flow)라하며, 잉크가 임계유속(critical velocity)보다 커지면 서 와류를 형성하여 관 전체에 잉크가 퍼지는 흐름형태를 난류(turbulent flow)라 한다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 배수밸브를 연다

 

2) 물을 서서히 채워 수위를 유지시킨다. (위어를 약간 넘칠 정도로 수량을 보내면 수위유지가 가능하다)

 

3) 염료조절밸브를 열어 물의 유속변화에 따른 잉크의 흐름정도를 관찰한다.

 

 

4) 유속조절 밸브를 서서히 열어 유속을 변화시키면서 흐름상태(층류, 난류, 전이영역)를 관찰하고, 유속변화에 따라 실린더로 흐르는 물의부피를 측정하며 동시에 스탑워치로 시간을 측정한다(10초)

 

 

5) 같은 방법으로 3회 이상 유속을 측정한다.

 

6) 물의 비중과 점도는 물의 온도를 측정하여 문헌에서 찾아 쓴다.

 

 

 

[유체역학실험] 레이놀즈 유동 시험 레포트