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
(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
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
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