유체역학실험 | Laminar Flow

 

 

 

TIP

 

 

Laminar flow(층류)일 때 유체의 흐름을 가시적으로 확인해 보는 실험으로 잉크를 사용하여 stream line 형성을 확인한 후 여러 가지 solid 를 배치하여 유체 흐름의 형태 변화를 알아본다.

 

 

 

층류 (Laminar flow)

속도가 작을 때 유체는 측방 혼합(lateral mixing)이 없이 흐르게 된다. 마치 카드놀이에서처럼 인접한 층이 다른 층을 미끄러져 흐른다. 여기에는 교차흐름(crosscurrent)이나 에디(eddies)가 없다. 이러한 상태를 층류(Laminar flow)라 한다. 속도가 커지면 난류(Turbulent flow)가 생기고 에디가 발생하여 측방혼합이 일어나게 된다.

 

층류 유동시는 유동층 사이에서 발생하는 전단응력은 유동하는 유체가 Newton유체라면 Newton의 점성법칙에 따라 흐른다. 또한, 층류에서 점성작용은 유동이 난류유동으로 전이되려는 것을 억제한다. 즉, 낮은 점성계수, 빠른 속도, 긴 유로 에서는 증류 유동상태를 불안정하게 하여 난류로 변화시킨다. 층류 유동하는 경우 유체 속에 작은 구멍을 통하여 유동 합향으로 물감을 분출시키면 물감은 하나의 선으로 나타날 뿐 유체입자들 사이로 확산되지 않는다. 실제 공학 문제에서 직면하는 대부분의 유동은 난류(Turbulentflow)에 속한다.

 

층류로부터 난류로 성장되는 구역의 유동을 전이유동(transition flow)이라 말한다. 전이유동을 하는 유동장에서 한의 유동단면의 유동을 살펴보면 층류와 난류가 동시에 존재하는 것이 아니고 어느 순간을 층류, 어느 순간은 난류로 교차하여 흐른다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) Table 에 물을 채운 후 table 덮개를 깨끗이 닦은 후 덮개를 덮었을 때 공기방울이 생기지 않도록 한다.

 

2) 잉크를 이용하여 stream line의 모양을 통해서 laminar flow 임을 확인한다.

 

3) table 위에 여러 가지 모양의 solid를 배치하여 stream line 의 변화를 관찰한다.

 

4) table에 설치되어 있는 source control valve를 조절하여 stream line 변화를 관찰한다.

 

5) 이상적인 stream line이 형성되었을 때 사진기로 찍는다.

 

 

 

[유체역학실험]Laminar Flow 레포트