[자연과학]실험보고서 - 레이놀즈수 실험

레이놀즈수 실험
◎ 실험목적
유체유동실험에 있어서 원관속의 흐름, 평판상의 흐름 및 개수로의 흐름 등을 연구하려면 우선 유동의 특성을 파악하여야 한다. 유체의 유동은 유동특성에 따라 크게 층류유동(laminar flow)과 난류유동(turblent flow)으로 구분된다. 본 실험은 기본적인 레이놀즈수를 기준하여 특성을 파악하는 기본적인 실험으로써 층류 및 난류를 임의적으로 발생시켜 유동상태를 가시화 하여 레이놀즈수와 유동형태의 관계를 고찰한다.
◎ 관련이론

1) 정의

가. 층류 (laminar flow)

유체의 입자가 서로 층을 이루면서 일정하게 흐르는 상태를 말한다.

나. 난류 (turblent flow)

유체의 입자가 아주 불규칙한 운동을 하며 심한 운동량의 변화를 일으키며 흐르는 상태를 말한다.
2) 레이놀즈수
Reynolds는 유속 V, 동점성계수 , 직경 D로써 층류와 난류를 구분하기 위하여 다음과 같이 무차원의 레이놀즈수를 제안하였다.
레이놀즈수
: 유체의밀도 (kg /m3)
V : 유체의 평균속도 (m/s)
D : 관의 직경 (m)
: 동점성계수 (m²/s)
:…(생략)

① 실험장치를 수평이 되도록 견고하게 설치한다.

② 급수 콘넥터를 실험장치의 수구에 연결한다.

③ 색소공급 밸브를 잠그고 색소 액을 약 4/5정도 채운다.

④ 수조에 물이 약간 월유(over flow)되도록 공급하여 수면이 일정하게 유 지되도록유량조절 밸브로 조절한다.

⑤ 색소 공급밸브를 열어 관내에 색소가 흐르도록 한다.

⑥ 유량밸브를 조절하여 색소액의 상태가 일직선이 되어 흐르면 층류이며, 이 때의 유량()을 측정하여 기록한다.

⑦ 계속하여 유량밸브를 열어 색소선이 일직선에서 흔들리기 시작하면 상 임계 레이놀즈수에 해당되며 이 때의 유량()을 측정하여 기록한다.

⑧ 계속하여 유량밸브를 열면 색소선이 완전히 흐트러져 난류이며 이 때의 유량()을 측정하여 기록한다.

⑨ 계속하여 유량밸브를 충분히 열어 완전한 난류가 되도록 한다.

⑩ 유량밸브를 서서히 닫아 색소선이 일직선으로 되기 시작하면 하임계 레 이놀즈수에 해당되며 이 때의 유량()을 측정하여 기록한다.

⑪ 수조내의 온도를 확인하여 기록한다.