레이놀즈수 결과및 고찰

소개글

레이놀즈수 결과및 고찰에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 관련 이론
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 결론 및 고찰
6. 참고문헌

본문내용

에 의해 눈으로 실제로 마주할 수 있었다. 관수로에서 흐름은 점성력이 지배하게 된다. 점성력은 점성계수에 비례하고 관성력은 에 비례한다. 우리가 판단하는 관수로에서의 힘은 관성력에 대한 점성력이므로 변수로 작용하는 것은 유속이다. 같은 액체의 점성력은 같기 때문에 사실상 관성력의 유속만 고려하면 되는 것이다. 직경과 점성계수 밀도는 지금 상황에서 정해진 상수이므로 유속을 빠르게 하게되면 관성력비가 커지게 된다. 이를 통해 흐름의 형태 즉 층류,천이류 그리고 난류를 확인하게 된다.
실험의 큰 틀에서 우리조는 층류,천이류,난류를 순서대로 모두 관찰하길 원했다.
일단 수조에 관수로보다 물을 더 높이 채우고 입력되는 물과 출력되는 유량을 같게 유지시켜 수조의 수위를 유지시키고, 나오는 유량은 세 개의 양동이로 받아내었다. 세 개의 양동이는 꽉 차게되면 그대로 넘쳐서 실험실바닥을 물바다로 만들 수 있기 때문에 조원들과의 호흡으로 양동이는 적당한 시점에 빠르게 속에 있는 물을 버리고 다시 복귀해야하는 어려운 실험이었다. 잉크통에 적절히 물과 잉크를 섞어서 넣어야했고 사실 감이 잘 오지않아 적절한 양에 대한 실험도 해야했다. 결국 처음보다 더 많은 잉크를 물과 섞어 사진상에서 잘 파악될 수 있는 잉크용액을 만들었다. 잉크용액은 흐름을 보여주기 때문에 흐름의 종류를 판단 할 수 있는 매개체였다.
우리는 처음 실험결과를 얻었고 사실 실제로 층류와 천이류 난류를 본 적이없어 이 흐름이 어떤 상태를 나타내는지 그 자리에서 직접 계산을 했다. ()그 결과 레이놀즈수가 정말 낮게 계산된 층류를 나타내었고 사실 이 계산은 틀린 계산이었다. 동점성계수를 그 자리에서 검색하여 구할 때 m^2/s라는 단위를 다들 망각하여 cm계산에 대입해버려서 100을 나눈값으로 계산이 된 것이다. 우리는 이 오류를 가지고 생각보다 더 빠른 유속을 구현해야 한다고 의견을 나누었고 (, D와 는 조절할 수 없는 상수) 제한된 양동이와 최대한의 호흡으로 점점 빠른 유속으로 답을 구해갔지만 현재 실험실 상태(제한적인 양동이)로 난류를 구할 수 없음을 느꼈다. 하지만 이는 모두 난류였고 첫 번째 구한 흐름만 천이류를 나타내었다. 천이류는 난류와 층류의 중간상태로 층류와 난류가 함께 존재하는 모습을 볼 수 있다.
우리는 측정한 시간동안 물을 받았고 유량이 너무 커서 시간을 정하지 않고 실린더가 받아낼 수 있는 양에 의존했다. 유속이 너무 빨라 튕겨져 나온 물이 많았고 아마 오차에 크게 기여했을거라 생각한다. 실험에서 첫 측정때 레이놀즈수를 잘 계산했더라면 세 흐름 모두 관찰할 수 있었을탠데라는 아쉬움이 남는 실험이었다.실험결과의 천이류는 난류와 층류의 흐름을 같이 보여주는 예시인데, 처음에 층류처럼 보이는 흐름이 어느 시점을 지나면 난류처럼 휘날리며 흐르는 모습을 보여준다. 후의 사진인 난류들은 모두 처음부터 휘날리며 흐르며 난류의 특징을 나타내고 있다.
실험결과 그래프를 보면 그래프의 기울기는 일정하다. 이를 통해 유속과 레이놀즈수가 비례함을 확인할 수 있었다. 그러나 아마 실제 실험에서의 레이놀즈수는 실험도중 흘린 유량 때문에 레이놀즈수가 더 컸어야 했을 것이다. 이 실험으로 레이놀즈수로 하여금 관수로에서의 유체의 흐름의 특성을 알 수 있음을 깨달았다.
참고문헌
이재수, 『수리학』, 구미서관, 2007, 125~126p
Cengel,Cimbala, FLUID MECHANICS 3rd edition SI unit , McGrawHill, 2014, 51~56p
물백과사전-레이놀즈
http://www.water.or.kr/encyclopedia/encyclopedia/encyclopediaview.do

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레이놀즈수,   결과,   고찰