1. 실 험 목 적
실제 유체의 유동은 점성유동으로 이상유체의 비점성유동보다 복잡하고 문제해결이 어렵다. 이러한 점성유동은 층류, 천이, 난류로 구분된다. 본 실험은 저수조의 수조를 일정하게 유지하면서 관내의 유체의 유동상태와 레이놀즈수와의 관계를 이해하고 층류와 난류의 개념을 이해하며, 임계 레이놀즈수를 산출하고자 한다.
2. 관 련 이 론
가. 레이놀즈 수 (Reynolds number)
액체의 흐름은 두 가지 이다. 유량이 작을때는 유체의 압력강하가 유속에 정비례하지만 유량이 클 때는 압력 강하가 빨라서 대체로 유속의 제곱에 비례한다. 이러한 두가지 흐름양상을 처음 실증한 사람은 osborne Reynolds로서 1883년의 일이다.
물체를 지나는 유체의 흐름 또는 유로 속에서의 유체흐름의 관성력(관성 저항)과 점성력의 크기의 비를 알아보는 데 있어서 지표가 되는 무차원수 를 말한다.
물체를 지나는 유체의 흐름 또는 유로 속에서의 유체흐름의 관성력(관성 저항)과 점성력의 크기의비를 알아보는 데 있어서 지표가 되는 무차원수가 레이놀즈에 의하여 도입되었다. 흐름 속에 있는 물체의 대표적 길이를 (원통 속의 흐름의 경우에는 원통의 지름, 흐름 속에 있는 경우에는 그 구의 반지름), 유속을 , 유체밀도를 , 점성률의 관계식으로 정의된다(여기서는 운동점성계수). 흐름 상태는 레이놀즈수에 의해 크게 달라지므로, 레이놀즈수는 흐름의 특징을 정해지게 하는 데 가장 중요한 조건이 된다. 레이놀즈수가 작은 동안은 정류상태이었던 흐름도, 레이놀즈수가 임계값을 넘게 되면 불규칙적으로 변동하는 난류로 변하게 된다.
나. 레이놀즈수와 층류-난류 전이
매끈한 원관에서 흐름의 양상이 바뀌는 조건을 조사한 결과 층류가 난류로 바뀌는 임계유속은 관 지름 유체의 점도와 밀도 평균 유속의 네 양에 따라 달라졌다. 이 네양을 하나로 묶으면 다음과 같은 무차원군이 되며 이 군의 값으로 흐름양상을 나타낼 수 있다.
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2014.01.20
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