레이놀즈 실험
▲ 주제
Reynolds수를 이용하여 유동특성을 구별 할 수 있다.
유동특성을 이용하여 역학적으로 분석할 수 있다.
실험조건으로 인한 Reynolds수의 변화를 인식한다.
▲ 실험 목적
흐르는 유체에 여러 점에서 액체 물감을 주입하였다. 저유량 영역(단위 길이당 압력강하가 유량에 비례)에서는, 도입한 물감이 평탄하고 가늘며 곧은 줄을 이루면서 흘렀다. 즉, 관의 축에 직각인 방향에서의 혼합이 없었다.
이러한 흐름에서는 유체가 축방향으로만 이동하는데,쉘(shell)이나 층에서 이동하는 것처럼 보이므로, 이를 현재 층류라 한다.
층류일때와 달리, 압력강하가 유량의 1.8-2.0승에 비례하는 고유량 영역에서는,물감을 어떤 방법으로 도입해도 관 전체에 빨리 분산되었다. 총괄적 축방향 이동과 동시에 관의 모든 방향에서 빠르고 무질서한 움직임이 겹쳐서 물감이 빨리 혼합되었다. 이러한 흐름을 난류라 한다
▲ 실험 이론
1. Reynolds 수
1883년 레이놀즈(Reynolds)는 관류가 층류에서 난류로 천이(遷移)하는 조건을 그림 1.과 같은 장치를 써서 조사하였다.
그림 1. Reynolds의 실험
실험 장치는 유리로 만든 탱크와 염료 주사관 및 긴 유리관으로 구성되어 있다. 탱크에는 물을 채우고 물입자의 요동이 없어질 때까지 기다렸다가 실험을 개시하였다. 염료로서는 아닐린 용액을 사용하여 물의 유동상태를 가시화(visualizaztion)하였다.
(1) 먼저 염료 주사관의 밸브를 조금 열고 계속하여 50.8㎜의 철판 끝에 장치한 밸브를 조금 열어 관 속의 유속을 최대한 느리게 한 후
(2) 나팔형 관 입구에 착색액을 주사한 결과 그림 1의 (b)와 같이 착색액은 확산됨이 없이 축과 평형으로 전체의 관을 흐르고 있음을 알 수 있다. 이러한 유동을 층류라고 한다.
(3) 밸브를 조금 더 열어 유량을 증가시켜 유속을 빠르게 한 결과, 그림 1.의 (c)와 같이 착색액은 관 입구에서 어느 정도의 거리에 이르러 불규칙성을 보이고,
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2016.05.13
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