레이놀즈 수측정 실험 목적

소개글

레이놀즈 수측정 실험 목적에 대한 보고서 자료입니다.

목차

TABLE OF CONTENTS

LIST OF FIGURES & TABLES

ABSTRACT

1. INTRODUCTION -------------------------------------------1

1-1 실험 목적 ---------------------------------------------------1

1-2 유체의 정의 ------------------------------------------------1

1-3 점성 -------------------------------------------------------1

1-3-1 점성과 비점성의 유동 ---------------------------------------1

1-4 유체의 흐름 -------------------------------------------------3

1-4-1 층류와 난류 ----------------------------------------------3

1-5 Reynolds 수 ------------------------------------------------5

2. EXPERIMENTAL -----------------------------------------------8

2-1 실험 기구 ---------------------------------------------------8

2-2 실험 방법 ---------------------------------------------------8

2-3 실험 주의사항 -----------------------------------------------9

3. RESULTS & DISCUSSION --------------------------------------10

3-1 Result ------------------------------------------------------10

3-2 Calculation --------------------------------------------------12

3-2-1 물유량(Q) 계산법 ------------------------------------------12

3-2-2 유속(V) 계산법 --------------------------------------------14

3-2-3 레이놀즈 수() 계산법 ------------------------------------16

3-3 Discussion --------------------------------------------------19

4. Conclusion -----------------------------------------------------20

5. Reference -------------------------------------------------21

5-1 참고서적 ----------------------------------------------------21

5-2 참고 Internet Site --------------------------------------------21

LIST OF FIGURES

Figure.1. 균일 속도 분포 --------------------------------------------2

Figure.2. 익형주위의 운동 -------------------------------------------2

Figure.3. 유동의 형태 -----------------------------------------------3

Figure.4. 관로 내 유속 분포 -----------------------------------------4

Figure.5. 층류(laminar flow)와 난류(turbulent flow) ----------------------5

Figure.6. 원주를 지나가는 흐름의 Reynolds 수에 따른 변화 ---------------7

Figure.7. 레이놀즈수 측정 장치 ---------------------------------------8

Figure.8. 색소선의 형태 ---------------------------------------------19

LIST OF TABLES

Table.1. 층류와 난류영역의 비교 --------------------------------------4

Table.2. Raw Data -------------------------------------------------10

Table.3. 실험 Data 표 ----------------------------------------------11

본문내용

cm2
단위
용량(cm3)
시간(s)
물유량(cm3/s)
유속(cm/s)
NRe
흐름형태
회수
실험1
1
300
28
10.71
3.409
501.7
층류
2
600
56
10.71
3.409
501.7
3
900
85
10.59
3.371
496.1
Ave.
10.67
3.396
499.8
실험 2
4
300
5
60.00
19.10
2811
전이상태 A
5
600
8
75.00
23.87
3513
6
900
13
69.23
22.04
3244
Ave.
68.08
21.67
3189
실험 3
7
300
2
150.0
47.75
7027
난류
8
600
5
120.0
38.20
5622
9
900
8
112.5
35.81
5270
Ave.
127.5
40.58
5972
실험 4
10
300
3
100.0
31.83
4684
전이상태 B
11
600
6
100.0
31.83
4684
12
900
10
90.00
28.65
4216
Ave.
96.67
30.77
4528
3-2. Calculation
3-2-1. 물유량(Q) 계산법
1) 실험 1
① 회수 1
② 회수 2
③ 회수 3
④ Ave.
2) 실험 2
① 회수 4
② 회수 5
③ 회수 6
④ Ave.
3) 실험 3
① 회수 7
② 회수 8
③ 회수 9
④ Ave.
4) 실험 4
① 회수 10
② 회수 11
③ 회수 12
④ Ave.
3-2-2. 유속(V) 계산법
1) 실험 1
① 회수 1
② 회수 2
③ 회수 3
④ Ave.
2) 실험 2
① 회수 4
② 회수 5
③ 회수 6
④ Ave.
3) 실험 3
① 회수 7
② 회수 8
③ 회수 9
④ Ave.
4) 실험 4
① 회수 10
② 회수 11
③ 회수 12
④ Ave.
3-2-3. 레이놀즈 수() 계산법
1) 실험 1
① 회수 1
: 층류
② 회수 2
: 층류
③ 회수 3
: 층류
④ Ave.
: 층류
2) 실험 2
① 회수 4
: 전이영역
② 회수 5
: 전이영역
③ 회수 6
: 전이영역
④ Ave.
: 전이영역
3) 실험 3
① 회수 7
: 난류
② 회수 8
: 난류
③ 회수 9
: 난류
④ Ave.
: 난류
4) 실험 4
① 회수 10
: 난류
② 회수 11
: 난류
③ 회수 12
: 난류
④ Ave.
: 난류
3-3. Discussion
색소선의 형태
층류/난류/전이영역을 가시적으로 분류
층 류
전이상태 A
난 류
전이상태 B
Fig.8. 색소선의 형태
층류, 난류, 전이영역을 측정한 결과, 층류와 난류는 정상범위에 측정이 되었다. 그러나 전이영역의 경우 실험 4(전이상태 B)는 난류로 측정되었다. 그 오차율은 약 13.5%였다. 그리고 색소선의 형태를 가시적으로 관찰하여서 층류와 난류, 전이영역을 분류할 수도 있었다. 그 결과 층류와 난류, 전이영역을 확실하게 구분할 수 있었다.
4. CONCLUSION
이번 실험의 목적은 흐름을 측정하는데 있어 중요한 요소인 레이놀즈 수를 측정하여 유체를 층류, 난류, 그리고 전이영역으로 나누어보고자 하였다. 그리고 물의 유속에 따라 변하는 유체의 각 상태를 색소선을 이용하여 관찰하고자 하였다. 그리고 실험을 통해 얻은 레이놀즈 수를 이론적 레이놀즈 수와 비교해봄으로써 좀 더 이해를 확실히 하고자 하였다.
실험과정은 생각보다 간단하였다. 호스를 이용하여 레이놀즈수 측정 장치에 물이 넘치지 않도록 채웠다가 빼냄으로써 Needle에 묻어있는 잉크를 씻어냈다. 그리고 다시 물이 넘치지 않도록 채운다. 이때에는 호스를 계속 연결해 물 공급 Pipe Line으로 물이 들어오게 한다. 그리고 유량조절 Valve를 열어서 물이 빠져나가도록 하고 채워진 물을 계속 유지시켜준다. 그리고 잉크 Valve를 열어서 잉크가 잘 나오는지 확인한다. 잉크가 이상 없이 잘 나오면 유량을 조절하여 실험을 진행한다.
그 결과 실험 1은 층류로 값이 499.8, 실험 2는 전이영역 A로 3189, 실험 3은 난류로 5972, 실험 4는 전이영역 B로 4528이란 값을 얻었다. 레이놀즈 수의 이론값으로는 층류는 <2100 이고, 전이영역은 2100<<4000, 난류는 >4000이다. 그리고 전이영역에서는 하임계와 상임계로 나누어볼 수 있는데, 하임계는 2100정도, 상임계는 4000주위로 값이 나와야 한다. 그러므로 우리 조 실험 결과는 층류와 난류는 잘 측정이 되었으나, 전이영역의 오차가 많음을 알 수 있었다. 일단 실험 4의 경우 4528로 4000을 넘었다. 그래서 오차율이 약 13.5%이다. 그리고 실험 2는 하임계 전이영역이며, 실험 4는 상임계 전이영역임을 확인할 수 있다.
이처럼 이론값과 많은 차이를 보이게 된 첫 번째 오차는 전이영역을 측정할 때 Over Flow가 되어야 하는데, 그를 잘 유지시켜 주지 못해서 정확한 Data를 얻을 수 없어고, 그로 인해 실험 4가 난류로 측정된 것 같다.
두 번째 오차는 유량을 잘 조절하지 못했다. 난류와 전이영역의 유량을 조절하는데 있어 많은 혼란이 있었다. 그렇기 때문에 결과가 이렇게 나온 것 같다.
이번 실험을 통해 유량과 유속이 레이놀즈 수에 미치는 영향을 잘 이해할 수 있었다. 그리고 처음으로 빠르고 정확하게 했던 실험이어서 유체의 흐름에 대한 이해를 확실하게 할 수 있었다.
5. REFERENCE
5-1. 참고서적
1. 김경천 외 4명, 유체역학, 2nd ed., 인터비젼, 서울, p 122∼123 (1999)
2. 노의근, 난류론, 시그마프레스, p10∼13 (2001)
5-2. 참고 Internet Site
1.http://ehlab.re.kr/ehlab/6.%EB%A0%88%EC%9D%B4%EB%86%80%EC%A6%88%EC%8B%A4%ED%97%98_2008.pdf
2. http://user.dankook.ac.kr/~fluid/mee2005/2005_re.pdf
3.http://www.newins.co.kr/upload/tech/%EC%9C%A0%EB%9F%89%20%EA%B0%9C%EC%9A%94%EC%97%90%20%EB%8C%80%ED%95%98%EC%97%AC.pdf
4. http://web2.kwangju.ac.kr/~tjyu/lecture/firehydro3.pdf

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