[자연과학] 유체 역학 실험 - 레이놀즈수(Reynolds 실험) 실험

1. 서론

(1)실험목적

레이놀즈수 측정 실험 장치를 통하여 유속 변화에 따른 관을 통과하는 유체의 흐름 모양을 시각적으로 관찰하여 이 유체의 흐름이 층류인지 난류인지를 파악한 후 각각의 평균 유속을 측정하여 레이놀즈수를 계산하고 Reynolds 수와 파이프내의 유체의 흐름형태 (층류, 난류, 천이영역)의 상관관계를 이해하여, 완전발달흐름과 천이 길이를 이해한다. 아울러 장치의 조작 방법을 습득한다.
ⓛ 층류와 난류의 현상을 관찰하고 그 본질을 이해한다.

② 뉴튼유체와 비뉴튼유체의 Reynolds number에 대한 개념을 이해하고,

실험으로 Reynolds number를 계산한다.

③ 천이영역에서 유체의 흐름의 특성을 관찰하고,

임계유속에서의 Reynolds number를 계산한다.

④ 완전발달흐름과 천이길이를 이해하고 그 중요성을 안다

(2)실험개론
어떤 유체(fluid)가 관(pipe)이나 도관(conduit)을 통해서 흐를 때 여러 가지 조건으로 흐르게 되나 흐름은 역시 두 가지 모양으로 흐르게 된다.
즉 층류(Laminar Flow)와 난류(Turbulent Flow)의 흐름인데 이것은 관의 직경 D와 유체의 속도 v,밀도 ρ 및 점도 μ 의 관계에서 얻을 수 있는데 이 수를 레이놀드수라 한다.
본 실험은 Reynolds 실험 장치를 이용하여 관을 통과하는 유체의 흐름 모양을 시각적으로 관찰하여 층류인지 난류인지 천이영역인지를 파악한다. 그 후 각 영역에서 평균 유속의 측정으로부터 Reynolds 수를 계산하고 Reynolds 수와 흐름형태(층류, 난류, 천이영역)의 상관관계를 연구한다.
실제 유체의 유동은 점성에 의한 마찰로 인해 이상유체의 유동보다 대단히 복잡하다. 점성의 영향은 유동…

2. 이론

(1) 유체

(2) 층류와 난류