유체유동실험 - 레이놀즈수 실험

레이놀즈수 실험

◎ 실험목적

유체유동실험에 있어서 원관속의 흐름, 평판상의 흐름 및 개수로의 흐름 등을 연구하려면 우선 유동의 특성을 파악하여야 한다. 유체의 유동은 유동특성에 따라 크게 층류유동(laminar flow)과 난류유동(turblent flow)으로 구분된다. 본 실험은 기본적인 레이놀즈수를 기준하여 특성을 파악하는 기본적인 실험으로써 층류 및 난류를 임의적으로 발생시켜 유동상태를 가시화 하여 레이놀즈수와 유동형태의 관계를 고찰한다.

◎ 관련이론

1) 정의
가. 층류 (laminar flow)
유체의 입자가 서로 층을 이루면서 일정하게 흐르는 상태를 말한다.
나. 난류 (turblent flow)
유체의 입자가 아주 불규칙한 운동을 하며 심한 운동량의 변화를 일으키며 흐르는 상태를 말한다.

2) 레이놀즈수
Reynolds는 유속 V, 동점성계수 , 직경 D로써 층류와 난류를 구분하기 위하여 다음과 같이 무차원의 레이놀즈수를 제안하였다.

레이놀즈수
: 유체의밀도 (kg /m3)
V : 유체의 평균속도 (m/s)
D : 관의 직경 (m)
: 동점성계수 (m²/s)
: 점성계수 ( kg․s³/m² )

V : 유체의 평균속도 (m/s)
Q : 유체의 평균유량 (m³/s)
D : 관의 직경 (=0.0215m)
A : 측정관의 단면적 (m²)

3) 관내 유동상태의 구분 (원형관일때)

층류

난류

하임계

상임계

※천이구역 -
◎ 온도별 물의 성질 (계산식 참고)

온도
: 밀도
(kg/m3)
: 점성계수
(kg․s3/m2)
: 동점성계수
(m2/s)
0
999.9
1.792
1.792
5
1000.0
1.519
1.519
10
999.7
1.308
1.308
15
999.1
1.140
1.140
20
998.2
1.005
....

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