[유체 역학 실험] 레이놀즈수(Reynolds) 실험

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[유체 역학 실험] 레이놀즈수(Reynolds) 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서론
(1)실험목적
(2)실험개론

2. 이론
(1) 유체
(2) 층류와 난류
(3) 레이놀즈수 (Reynolds number)
(4) 천이영역
(5) 완전 발달흐름과 천이길이

3. 실험
(1)실험 장치

4. 결과 및 고찰

5. 결론

* Reference

본문내용

를 측정하여 문헌에서 찾아 쓴다.
FLOW CHART
4. 결과 및 고찰
실험명
Reynolds 수 측정
실험일
2014. 9. 30
물의 점성계수
μ=
수온
10
관의 직경
D=
물통의 무게
0.918
관의 단면적
A =
물의 높이
42
물의 밀도
ρ =
횟수
t(sec)
물의 무게
(kg)
질량
유량
()
평균
속도
()
Re수
사진
1
60
2.8
0.047
0.059
1434
2
60
3.312
0.055
0.068
1652
3
60
3.48
0.058
0.072
1750
4
60
4.245
0.071
0.088
2138
5
60
5.129
0.085
0.106
2576
6
60
7.317
0.122
0.152
3693
7
60
8.35
0.139
0.173
4204
8
60
8.53
0.142
0.177
4301
9
60
8.05
0.134
0.167
4057
*계산 이론
(1.) 질량 유량 :
(2) 단면적
(3)
(4) 물성치는 책 참고.
- (수온 10일 때)
-
고찰
본 실험을 통해 유체의 유량을 측정하여 Re 수를 구하고 그것을 가지고 유체의 흐름을 파악, 비교할 수 있었다. 실험 환경을 정상 상태로 만들어 주기 위해 관을 큰 수조 안에 설치하여 수조 안의 물 높이를 일정하게 유지해주는 방법을 썼다. 실험 DATA로 얻은 Re 수를 볼 때 난류 유동, 천이 상태, 층류 유동의 결과를 골고루 얻을 수 있었다. 분사 속도가 너무 빠르면 잉크의 비중 때문에 잉크가 이동 중 퍼지는 현상이 나타났고, 반대로 느리면 물의 흐름 형태를 관찰하기 어려워 난류 유동으로 착각할 수 있었다.이 실험의 독립 변수는 밸브의 개방 정도였는데 이것은 유체의 속도를 결정하는 것으로 곧 Re 수의 변화를 가져오는 것을 의미한다. 한편 유체의 속도를 제외한 나머지 레이놀즈 인자는 일정한 값으로 그 중 물의 밀도와 점도는 일정 온도, 압력 하에서 상수로 취급할 수 있다. 위의 실험값으로 레이놀즈수를 구할 때 을 이용하였는데 이것은 뉴턴 유체일 때 이용하는 것으로 위 실험은 뉴턴 유체인 물을 사용하였으므로 이용 가능하다. 한편, 비뉴턴 유체인 경우는 점도가 전단률에 따라 달라지므로 위의 식을 이용할 수 없다. 천이 영역은 관찰하기 힘든 영역인데 이번 실험 중 관찰할 수가 있었다.
5. 결론
레이놀즈수는 관의 직경, 유체의 밀도와 점도, 유속에 의해 줄어들기도 하고 늘어나기도 하였다. 그 뿐만 아니라 레이놀즈수를 이용하여 유체의 질량유속과 최대유속을 계산할 수 있었다. 레이놀즈수에 대한 올바른 이해를 할 수 있다면 유체의 유동에 대한 많은 것을 알 수 있으며, 그에 대한 수치를 도시할 수도 있고 정량적으로 나열할 수도 있다. 유체 역학에서 흐름의 관성력과 점성력의 비이며 유체의 밀도, 흐름의 속도, 흐름 속에 둔 물체의 길이에 비례하고 유체의 점성률에 반비례하는 레이놀즈수는 여러 가지 주어지는 여러 가지 요소에 의해 유체가 빨라지고 느려지고, 층류로 변하고 난류로 변하는 것을 수학적으로 계산하여 알 수 있었다. 유체의 유동의 성질이라고 할 수 있는 층류와 난류를 측정하고 층류와 경향에 미치는 난류의 상대적 중요성을 나타내는 척도이기도 한 레이놀즈수를 이용하여 층류인지 난류인지를 정량적으로 표시할 수 있으며 그 외에도 유체에 대한 많은 정보를 산출 해낼 수 있다. 가장 어려웠던 점은 정상상태를 만드는 일과 잉크의 분출되는 양을 일정하게 만드는일 이었다. 정상상태를 만드는 일은 수도꼭지를 조절해서 유체가 나가는 양과 들어오는 양을 똑같이 해주는 것 이였는데, 한번만 맞추는 게 아니라 유속별로 맞춰야 해서 그것을 조절하는 것이 힘들었다. 잉크는 조절하는 양을 조금이라도 크게 틀면 많은 양의 잉크가 나오고 미세하게 틀면 조금 나오고, 잉크의 분출 양을 미세하게 컨트롤하는 게 힘들었다.
* Reference
쉽게 배우는 유체역학/ Young/ 홍릉과학출판사
네이버 백과사전
http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A0%88%EC%9D%B4%EB%86%80%EC%A6%88_%EC%88%98 - 레이놀즈수
http://blog.naver.com/qhruacjseo/110029306282 - 층류/난류 그림
http://blog.naver.com/jkj0417?Redirect=Log&logNo=100023138253 레이놀즈수 정의
http://www.samdukscience.co.kr/viewproduct_11008_k.html - 레이놀즈수 실험장치

키워드

레이놀즈 수,   유체 역학 실험,   실험결과,   층류,   난류,   Reynolds 수 측정,   천이유동,   레이놀즈수