[자연과학] 실험보고서 - 레이놀즈 수(물의 레이놀즈 수를 구하고 그 레이놀즈 수로 층류, 난류, 천이 영역을 구분하고 그 영역에 해당하는 물의 흐름을 원관 안에서 관찰)

레이놀즈 수(Reynolds Number) 측정 실험
실험 목적
실험 장치의 구조와 실험 순서에 대해서 완벽하게 이해한다.
물을 흐르는 과정에서 유리관 속에서 나타나는 층류 운동과 난류 운동 등의 유체의 흐름을 관찰하고 이해한다.
실험 장치를 이용하여 밸브의 유량, 유속의 변화에 따라 레이놀즈 수 값이 어떻게 변화하는지 지켜보고, 유체흐름과의 관계도 지켜본다.
이론상의 결과와 실제 실험결과를 비교한다.
이론 및 원리
뉴우톤 유체가 표면이 매끄러운 긴 관을 지나갈 때 그 유체의 고유한 물성(점도, 밀도)변수가 일정한 항온 조건에서, 유체의 속도가 낮을 때는 유체가 측면 혼합(와류)이 없이 흘러 간다. 이 것은 관 속을 흐르는 물속에 액체 물감(잉크)을 가늘게 흘러 보내면, 육안으로 관찰 할 수가 있다. 이러한 실험 기법을 Flow Visualization이라고 한다. 다시 말해 인접한 층이 다른 층을 지나서 흐른다. 여기에는 종단 흐름이나 소용돌이가 없다. 이러한 상태를 층류라 한다. 유량이 점점 커지면 물감 줄기는 흔들림 현상을 나타내게 되고, 물이 더 이상 층류로 흐르지 않고 교차 흐름 및 소용돌이를 이루며 …(생략)

1)층류

2)난류