래이놀즈 실험 - 층류와 난류 실험

목차

1. 서론
- 목적
- 원리 및 이론
- 실험 기구 및 방법

2. 본론
- 실험결과 및 분석

3. 결론
- 토의 및 결론

본문내용

수 구하는 식
Reynolds는 유속Q, 동점성 계수v, 관의 직경 d로서 층류와 난류를 구분하기 위하여 다음과 같이 무차원수인 Reynolds 수를 제안하였다.
여기서, Q : 유량 (/s)
: Reynolds 수
: 유체의 밀도 ()
V : 유체의 평균 속도 (cm/s)
d : 관의 직경 (cm)
: 점성계수 (g/cms)
v : 동점성계수 ()
실험기구
레이놀즈실험장치, 메스실린더, 초시계, 온도계. 비중이 물과 비슷한 물감,
실험방법
1) 벨브를 열어서 물을 일정한 시간 동안 받아서 시간을 측정하고 물의 체적을 측정기록한다.
2) 이때 h1 ,h2 값도 같이 읽어서 측정한다.
3) 벨브를 한바퀴 정도 더 열어서 위의 순서를 반복한다.
4) 이 순서를 6회정도 반복한다.
5) 벨브를 잠궈가면서 위의 순서를 반복한다.
6) 실험을 총 12회 마치고 나면 온도계를 꺼내서 관 속의 물의 온도를 측정한다.
3. 결론
이번 실험은 실제 레이놀즈 실험장치를 이용하여 유체의 흐름을 계산하여 이론값과 비교해보는 실험이었다. 난류, 층류, 그리고 전이영역에서의 색소의 흐름을 눈으로 직접 확인하여 객관적인 수치와 비교 해보는 실험이었다. 실험은 밸브를 연 상태에서 배수구의 물 유량을 점차적으로 늘려 유속을 변화시키고 나중에 물감을 섞어서 유속의 선만 관찰하는 식으로 진행되었다. 우선 실험장치의 평형을 유지시킨 후 유량 조절 밸브를 이용하여 유체의 흐름 속도를 조정하였다.
Reynolds수는 물체를 지나는 유체의 흐름 또는 유로 속에서의 유체흐름의 관성력 또는 관성저항과 점성력의 크기의 비를 알아보는 데 있어서 지표가 되는 무차원수이다. 이론적인 레이놀즈 수는 층류에서는 Re<2100, 전이영역 21004000이다.
실험결과를 살펴보면 계산적 실수 인지는 모르겠으나 레이놀즈수가 굉장히 높은 수치로 나왔다. 계산적 실수가 아니라면 유속이 너무 빨라서 레이놀즈수가 높게 나왔음을 짐작할 수 있다.
결과값을 보면 1번 11번 12번이 층류이고 나머지는 난류 이거나 불완전 층류임을 알 수 있다.
원래 실험은 물감을 섞어서 실험을 진행하는 것이나 물감의 비중이 물 보다 훨씬 더 높아서 실험의 오차가 크게 발생함을 알고 물감을 섞지 않고 실험을 진행했다. 때문에 실험을 통해 층류 난류를 판별 하는 것보다 실험 후에 진행된 물감을 섞어서 층류 난류를 직접 보는 것이 더 좋은 경험이 되었다.

키워드

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