평판 위 유동의 점성 경계층 측정 실험

1. 실험 목적

유체유동에서 점성의 영향을 알아보기 위하여 점성유동의 가장 기본적인 평판을 따라 흐르는 경계층(boundary layer)내 속도분포를 측정한다. 위치에 따른 경계층의 성장과 층류와 난류 경계층의 차이를 관찰, 이해함으로서 경계층 유동의 특성을 알아본다.

2. 기본 이론

정지 물체 주위로 점성 유체가 흐를 때 물체의 표면에서는 no slip condition으로 인하여 유체속도는 0이고 외부의 속도는 free stream의 속도 와 거의 같아진다. 이때 물체의 표면 근처에는 속도가 0에서부터 외부속도까지 변하는 영역이 존재하고 이 속도가 변하는 층을 경계층이라고 한다. 경계층의 두께는 점성이 작을수록 즉, 레이놀즈 수가 작을수록 작아지고 일반적으로 다음의 관계가 있는 것으로 알려져 있다.
경계층 두께 :
일반적으로 경계층의 두께는 물체의 특성 길이에 비하여 매우 적다. 즉,