레이놀즈 (Reynolds) 실험

목차

1. 실험 목적
2. 실험장치
3. 실험 방법
4. 주의사항
5. 실험 관련 이론
6. 실험 결과
7. 결론 및 고찰
8. 참고사이트 및 문헌

본문내용

s 실험장치 > < 착색액(잉크) >
3. 실험 방법
(1) 투명한 관의 지름 D를 정확히 측정해 둔다.
(2) 온도계를 사용하여 수은을 측정한 후 물의 동점성 계수()를 계산한다.
(3) 급수 밸브를 열어 실험 관로 내에 물을 공급한다.
(4) 착색액(검정 잉크) 주입 밸브를 열어 관내의 흐름을 관찰한다.
(5) 밸브의 개폐 정도에 따라 층류, 천이구역, 난류 상태를 디지털 카메라로 찍어둔다.
4. 주의사항
(1) 착색액이 일정하게 나오도록 해야 한다.
(2) 실험장치가 진동이나 떨림에 취약하므로 주의한다.
(3) 실험장치가 수평이 되어야 한다.
(4) 호스의 수압이 높기 때문에 작은 충격에도 찢어질 수 있으므로 밟지 않도록 주의한다.
(5) 카메라는 물에 고장 나기 쉬우므로 주의해서 사용한다.
5. 실험 관련 이론
(1) 층류와 난류
① 층류 : 물 분자가 흐트러지지 않고 정연하게 흐를 때의 흐름.
유속이 느릴 때 착색액이 일직선으로 흐르는 흐름.
② 난류 : 유속이 빠를 때 착색액이 흐트러져 흐르는 경우.
물의 입자가 상하 전후 흐트러져서 흐르는 흐름
(2) 한계 유속
층류와 난류의 경계층 유속으로 상한계 유속과 하한계 유속이 있다.
① 상한계 유속 : 흐름상태가 층류 상태로부터 유속이 증가되어서 난류상태로 변할 때의 한계 유속을 말하며 이것을 상한계 Reynolds 수라고도 한다.
② 하한계 유속 : 난류 상태로부터 유속을 감소시켜 층류상태로 변화 시킬 때의 한계 유 속을 말하며 이것을 하한계 Reynolds 수라고도 한다.
(3) Reynolds수
(단, 는 동점성계수이고, 는 점성계수이다.)
(4) Reynolds수에 의한 층류와 난류의 구분
Re < 2000
층류
2000 < Re < 4100
천이영역
Re > 4100
난류
(5) 내삽법
실변수 x의 함수 f(x)의 모양은 미지이나, 어떤 간격(등간격이나 부등간격이나 상관없다)을 가지는 2개 이상인 변수의 값 xi(i＝1,2,…,n)에 대한 함수값 f(xi)가 알려져 있을 경우, 그 사이의 임의의 x에 대한 함수값을 추정하는 것을 말한다.
함수의 전개를 이용하여 변수 x0,x1의 근방에서 함수 f(x)를 근사적으로 나타내는 식
에 의하여 구할 수 있다.
물의 동점성 계수는 10℃에서 이고, 15℃에서 이다.
일때 식에 따라 16℃에서 물의 동점성 계수를 구하면
이다.
6. 실험 결과
수온 : 16℃
동점성 계수 :
관의 지름 : 0.02 m
종류
층류
사진
계산
종류
천이영역
사진
계산
종류
난류
사진
계산
7. 결론 및 고찰
결론적으로 층류와 난류는 범위 안에 속했지만 천이영역은 범위를 많이 벗어났다.
층류
Re < 2000
Re = 1732
천이영역
2000 < Re < 4100
Re = 9893
난류
Re > 4100
Re = 18946
실험결과 천이영역이 범위를 벗어났다.
① 이는 유량 및, 잉크 밸브의 조절 미숙으로 인해 천이영역의 순간을 잡아내지 못 함
② 또 천이 영역과 난류의 구분이 모호함
③ 따라서 정확한 시간 데이터를 얻을 수 없었음
①②③의 이유로 계산 결과 Reynols 수가 범위를 벗어 난 것으로 보인다.
8. 참고사이트 및 문헌
1. 내삽법
< http://100.naver.com/100.nhn?docid=75756 >
2. 10℃, 15℃에서 물의 동점성 계수
기초 유체역학 p349 참조 (박이동) -보성각 1996년 01월 10일 발행
3. 난류, 천이영역, 층류의 사진
< http://www.google.co.kr/imglanding >
< http://www.reportworld.co.kr/report/data/view.html?no=599892 >

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