[공학] 유체역학 - 레이놀즈 실험장치를 이용한 층류,난류 측정실험

유체역학 - 레이놀즈 실험장치를 이용한 층류,난류 측정실험

1. 개요

실제유체가 가지는 점성효과는 흐름의 상태를 두 개의 전혀 다른 흐름 상태로 만든다. 즉 실제 유체의 흐름은 층류(laminar flow) 와 난류(turbulent flow)로 구분된다. 층류에서는 유체 입자가 서로 층을 이루면서 직선적으로 미끄러지게 되며 이들 층과 층 사이에는 분자에 의한 운동량의 변화만이 있을 뿐이다. 반면에 난류는 유체입자가 심한 불규칙 운동을 하면서 상호간에 격렬한 운동량의 교환을 하면서 흐르는 상태를 말한다.
이러한 유체흐름의 두 가지 형태는 1888년 영국의 Osborne Reynolds의 실험에 의해 증명되었다. Reynolds는 그의 실험에서 착색액의 주입으로 층류와 난류를 정성적으로 판별하였을 뿐만 아니라 Reynolds수에 의해 정량적으로 판별할 수 있는 방법을 제시하였다.
본 실험에서는 관수로 내의 흐름을 Reynolds의 원 실험에서처럼 색소 주입으로 층류와 난류로 구분 식별함과 동시에 층류와 난류의 경계가 되는 한계흐름(critical flow)에 해당하는 한계유속과 한계 Reynolds 수를 결정해 보기로 한다.

2. 실험목적

- 층류와…(생략)

3. 이 론

1) 층류 : Re ` 2000

2) 천이영역(불완전 층류) : 4000 ` Re ` 2000

3) 난류 : Re ` 4000

4) 상한계 Reynolds 수 : Re 〓 약 2700 ~ 4000 정도