레이놀즈 실험

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최초 생성일 2024.10.21
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소개글

"레이놀즈 실험"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 개요
1.1. 실험 제목
1.2. 실험 목적
1.3. 실험 이론
1.3.1. 층류와 난류
1.3.2. 레이놀즈 수
1.4. 실험 장치 및 방법
1.4.1. 실험 기구
1.4.2. 실험 절차

2. 실험 결과 및 분석
2.1. 유량 및 유속 계산
2.2. 레이놀즈 수 계산
2.3. 유동 가시화 관찰
2.4. 실험결과와 이론치 비교

3. 고찰

4. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 개요
1.1. 실험 제목

실험 제목은 "레이놀즈 수"이다.

이 실험은 레이놀즈 실험 장치를 이용하여 유속을 변경시키며 관내의 유동을 관측하고, 층류와 난류, 천이영역을 구분하는 것을 목적으로 한다. 또한 레이놀즈 수를 공부하여 레이놀즈 수와 유동 사이의 관계를 알아보고자 한다.


1.2. 실험 목적

실험의 목적은 레이놀즈 실험 장치를 이용하여 유속을 변경시키며 관내의 유동을 관측하고, 층류와 난류, 천이영역을 구분하는 것이다. 레이놀즈 수를 공부하여, 레이놀즈 수와 유동 사이의 관계를 알아내는 것이다. 측정 데이터를 이용하여 레이놀즈 수를 구하고, 각 상태의 레이놀즈 수를 경정하는 것이다."


1.3. 실험 이론
1.3.1. 층류와 난류

층류(Laminal flow)는 유체의 입자가 서로 잘 붙어있기 때문에 확산이 잘 되지 않고, 층을 이루면서 일정하게 흐르는 상태이다. 반면 난류(Turbulent flow)는 유체의 입자가 아주 불규칙한 운동을 하여 아주 심한 운동량의 변화를 일으키면서 흐르는 상태이다. 난류는 층류와는 반대로 확산이 잘 일어나 예측이 어렵다. 관내에 흐르는 유체의 유속분포를 보면, 층류의 최대유속은 평균 유속의 두배이며, 난류는 1.2배라는 것을 알 수 있다. 이는 난류로 인한 분자간의 충돌저항으로 인하여 유속이 떨어지기 때문이다. 층류는 점성력이 지배적인 유동으로서 레이놀즈수가 낮고, 평탄하면서도 일정한 유동이 특징이다. 반면 난류는 관성력이 지배적인 유동으로서 레이놀즈수가 높고, 와류, 기타 유동의 변동이 특징이다.


1.3.2. 레이놀즈 수

레이놀즈 수는 관성력과 점성력의 비로 정의되는 무차원 계수로, 유체의 흐름 상태를 층류와 난류로 구분하는 데 사용된다. 레이놀즈 수는 다음과 같이 계산된다:

Re = {ρVD} over {μ} = {VD} over {ν}

여기서 ρ는 유체의 밀도, V는 유체의 평균 속도, D는 관의 직경, μ는 유체의 동점성 계수, ν는 동점성 계수이다.

레이놀즈 수가 낮은 경우(Re<2100 정도) 유체의 흐름은 층류를 이루게 된다. 이 때 유체 입자들은 일정한 층을 이루며 규칙적으로 흐르고 확산이 적다. 반면 레이놀즈 수가 높은 경우...


참고 자료

Phillip M. Gerhart & Andrew L. Gerhart & John I. Hochstein, Munson's Fluid Mechanics 유체역학 제 8판(강동진 외 8명 옮김), 퍼스트북, 2018, pp. 375~377(파이프유동과 유동특성), 378~380(입구길이와 완전발달유동), 734(물의 물성치)
http://blog.naver.com/bagazi37/220844189342 (입구길이와 점성효과)
http://blog.naver.com/bagazi37/220844189342 (입구길이의 속도분포)
http://www.onlifezone.com/?mid=go&no=18020449(온도에 따른 동점성계수 자료)

태그

#레이놀즈 수 #층류 #난류 #천이영역 #유체 흐름 #유량 #유속 #점성력 #관성력 #유동 가시화

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