[유체역학 실험] 레이놀즈수(Reynolds) 실험

소개글

[유체역학 실험] 레이놀즈수(Reynolds) 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.제목

2.요약

3.서론

4.본론　
　(1)유체
　(2)층류와 난류
　(3)레이놀즈수 (Reynolds number)
　(4)천이영역
　(5)완전 발달흐름과 전이길이
　(6)실험 장치
　(7)결과
　(8)고찰

5. 결론

6. 참고문헌

본문내용

물의 부피 를 측정하며 동시에 STOP WATCH로 시간을 측정한다.
⑤ 같은 방법으로 3회 이상 유속을 측정한다.
⑥ 물의 비중과 점도는 물의 온도를 측정하여 문헌에서 찾아 쓴다.
FLOW CHART
Reynolds 실험 장치에
서서히 물을 채워
일정한 수위 유지
잉크주입밸브를 열어 잉크 흐름 관찰
같은 방법으로
3회 이상 유속 측정
수조위의 용기에 잉크를 채워줌
(* 잉크 노즐이 정상으로
나오는지 확인)
유속밸브로 유속을 변화시키며
흐름상태 관찰
(* 유속변화에 따라
물의 부피와 시간을 함께 측정)
필요한 값 문헌을 참고하여
Reynolds 수계산
(7)결과
실험계산
※단위조작책 참고
D(관의직경) : 0.025m
A(관의단면적) : 0.000490625㎡
v(동점도계수) : 1.146 x 10㎡/s
유속(m/s)
=
=0.02039 (m/s)
레이놀즈수
=
=444.80
(8)고찰
이 실험을 통해서 알 수 있었던 것은 유량을 측정해 레이놀즈수를 구하여 그 유체의 흐름이 층류인지 난류인지 천이영역인지 확인 해볼 수 있었다.
실험 환경을 정상 상태로 만들어 주기 위해 관을 큰 수조 안에 설치하여 수조 안의 물 높이를 일정하게 유지해주는 방법을 썼고 처음온도를 재고 그 온도를 유지시켜 주었다 또한 물을 넣는 곳에 돌을 넣어놔 물의 흐름을 방해해 수압이 한쪽으로만 강하지 않게 해줬다. 분사 속도가 너무 빠르면 잉크의 비중 때문에 잉크가 이동 중 퍼지는 현상이 나타났고, 반대로 느리면 물의 흐름 형태를 관찰하기 어려워 난류 유동으로 착각할 수 있었다. 이번 실험값을 보았을 때 대부분의 레이놀즈수가 2100이하로 나와서 층류로 확인되었다. 대부분이 층류로 나온 이유를 생각해보면 실험자의 판단으로만 실험이 진행되다보니 잉크의 흐름을 제대로 판단하기 어려웠던 것 같다. 또한 부식된 실험장치가 아무래도 실험결과에 영향을 미친 것 같다. 그리고 이 실험장치가 너무 진동에 약했다 사람이 걷는 진동만으로도 잉크의 흐름이 요동치는 걸 볼 수 있었다. 이 실험에 큰 오차를 만들진 않았을 것 같지만 저울이 눈금이 너무 커서 정확하지 않았다. 밸브를 돌릴 때 또한 진동이 생겨서 밸브를 돌릴 때도 조심히 돌려야 했다. 이것은 유체의 속도를 결정하는 것으로 Re 수의 변화를 가져오는 것을 의미한다. 유체의 속도를 제외한 나머지 레이놀즈 인자는 일정한 값으로 그 중 물의 밀도와 점도는 일정 온도, 압력 하에서 상수로 취급할 수 있다. 실험값으로 레이놀즈수를 구할 때 을 이용하였는데 이것은 뉴턴 유체일 때 이용하는 것으로 위 실험은 뉴턴 유체인 물을 사용하였으므로 이용 가능하다. 뉴턴 유체와 거동이 다른 유체를 비뉴턴 유체라 하는데 비뉴턴 유체인 경우는 점도가 전단율에 따라 달라지므로 위의 식을 이용할 수 없어 다음과 같은 식이 사용된다.
5. 결론
이 실험의 결론을 내리자면 실험값이 한번을 제외하고는 레이놀즈수 가 2100 미만이 나왔다. 시각적으로 층류랑 천이유동, 난류를 구분하긴 어려웠다는 것이다. 실험값을 계산해보면 4000이상이 나오기 위해서는 물의 양이 몇 배 이상은 나왔어야 했는데 그때의 잉크의 흐름을 예상해보니 잉크자체가 보이지도 않았을 것 같다. 고찰에 썼던 변수 부식된 실험장치는 크게 영향을 미쳤다고는 생각하지 않는다. 아무래도 판단하는데 있어서 가장 큰 변수는 진동인 것 같다 이 진동이 실험자의 판단을 힘들게 하는 이유이다. 이 실험을 위해서는 사람이 많지 않은 실험실에서 실험을 해야할 것 같고 실험자도 조심을 해야 할 것 같다.
6. 참고문헌
Warren L. Mccabe/ 단위조작/ Mcgraw-hill Korea
p. 41 뉴튼 유체와 비뉴튼 유체
p. 46 레이놀즈수
p. 47 난류의 성질
유체역학의 이해 / 보성각 / 93~106,
pp. 168~176
유체역학/ 이승목, 김규한, 박창근 공저/동화기술 1997년
pp. 90~92
\http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A0%88%EC%9D%B4%EB%86%80%EC%A6%88_%EC%88%98 - 레이놀즈수
http://blog.naver.com/qhruacjseo/110029306282 - 층류/난류 그림
http://blog.naver.com/jkj0417?Redirect=Log&logNo=100023138253 레이놀즈수 정의
http://www.samdukscience.co.kr/viewproduct_11008_k.html - 레이놀즈수 실험장치

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