레이놀즈수실험

목차

Ⅰ. 서 론
ⅰ. 시험목적
ⅱ. 시험이론
Ⅱ. 본 론
ⅰ. 시험장치
ⅱ. 시험방법
Ⅲ. 결 론
ⅰ. 시험결과 및 결과값 계산
ⅱ. Graph
ⅲ. 고찰
ⅳ. 참고문헌

본문내용

하임계 레이놀즈수 측정( 난류 → 층류 )
<계 산 과 정>
1회
받은 물의 부피 측정 :
물의 무게 :
유량 :
레이놀즈수 :
2회
받은 물의 부피 측정 :
물의 무게 :
유량 :
레이놀즈수 :
3회
받은 물의 부피 측정 :
물의 무게 :
유량 :
레이놀즈수 :
하임계 레이놀즈수 측정( 난류 → 층류 )
측정값
관의 직경(d)
물의 무게(㎏)
시간(t)
유량(Q)
1회
4.5
0.8985
10
0.00009
4399.7870
2회
4.2
0.8386
10
0.000084
4106.4679
3회
4.5
0.8985
10
0.00009
4399.7870
평균
4.4
0.8785
10
0.000088
4302.0140
ⅱ. Graph
Graph 1. 실험횟수에 따른 상임계 레이놀즈 수
Graph 2. 유량에 따른 상임계 레이놀즈 수
Graph 3. 실험횟수에 따른 하임계 레이놀즈 수
Graph 4. 유량에 따른 하임계 레이놀즈 수
ⅲ. 고 찰
이번 실험의 목적은 물의 무게, 시간, 유량, 관의 직경, 그리고 10초 동안 수조에 차오른 물의 높이를 이용하여 레이놀즈 수를 구하는 것이다. 여기서 레이놀즈 수란 유체가 관속을 흐를 때 또는 유체 흐름속에 물체가 있을 때 난류와 층류의 구분을 지을 수 있는 정량적인 척도가 되는 수라고 할 수 있다. 유체역학 강의시간에 라는 식으로 배운 바 있다. 실험을 할 때 상임계 레이놀즈 수와 하임계 레이놀즈 수를 나누어서 측정하였다. 실험으로 얻은 레이놀즈 수에 언급하기 전에 층류와 난류가 속하는 레이놀즈 수의 범위가 어디인지 유체역학 책을 다시 펴보았다. 관의 모양에 따라 레이놀즈 수의 범위는 원형파이프와 평판일 때가 달랐는데 그 수치는 아래와 같다.
원형파이프
평판
층류
< 2000
<
천이영역
2000 < < 4000
< <
난류
4000 <
<
이번 실험은 원형파이프로 실험하였는데 첫 번째 실험인 상임계 레이놀즈 수 측정에서 얻은 평균 값은 = 4008.7115 으로 물의 레이놀즈 수인 2300보다 크게나왔다. 두 번째 실험인 하임계 레이놀즈 수 측정에서 얻은 평균 값은 = 4302.0140 으로 2300보다 크게나왔다. 실험이론에서 언급했듯이 일반적으로 임계레이놀즈 수를 하임계 레이놀즈 수를 사용한다고 하면 이번 실험에서 얻은 임계레이놀즈 수는 약 4300이 될 수 있다. 오차율은 -86.96%로 굉장히 오차가 심했다. 오차가 이렇게 컸던 가장 큰 이유는 실험의 기본인 층류와 난류를 잘 구분하지 못했기 때문이다. 상임계 레이놀즈 수 측정에서 층류를 찾은 뒤 유량을 조절하여 난류를 찾는데 많은 어려움을 겪었다. 유체역학을 이론으로 배웠지만 실제로 보지 못했기 때문에 일어난 현상이었다. 실험은 끝났지만 정확히 알고자 인터넷 검색을 통하여 레이놀즈 수 실험에서의 층류와 난류 동영상을 찾아보았다.
<층류와 난류 동영상>
http://blog.naver.com/wawanaege2?Redirect=Log&logNo=40035389560&jumpingVid=514C616C073DECC1E17252A3AF31372F9A45
실험을 하고 나서 이 영상을 보니 실험하면서 잘 구분하지 못했던 층류 난류의 그림이 머릿속에 잘 그려졌다. 이번 실험 오차의 원인으로는 층류와 난류를 잘 구분하지 못한 점, 10초동안 받은 물의 높이를 정확히 측정하지 못한 것, 측정을 하기 위해 수조를 옮길 때 수조의 구멍으로 인한 시간에 따른 물의 양이 정확히 측정되지 못한 점, 실험 중에 생긴 진동, 온도 등을 들 수 있다.
ⅳ. 참고 문헌
유체역학 Robert W.Fox 사이텍미디어
기계유체역학 김영기 구민사

키워드

레이놀즈 수,   유제역학 실험