[자연과학] 실험보고서 - 레이놀즈 수 실험(Reynolds 실험)
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작성일 22-10-19 15:51
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title(제목) : Reynolds 實驗
1.理論(이론)적 배경
RENOLDS APPARATUS
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 수를 레이놀드수()라하며 다음과 같은 식을 얻을 수 있다
Reynolds Number 는 다음과 같이 definition 되는 무차원군으로서
이의 의미는
: 튜브 지름 ( m, ft )
: 액체의 점도( lb/ft-s, Pa-s )
: 액체의 밀도 ( kg/, lb/ )
: 액체의 평균(average) 유속 ( m/s, ft/s )
여기에서 가 2100이하일 때의 흐름을 층류영역, 4000이상일 때의 흐름을 난류영역, 2100 - 4000사이를 임계영역으로 구분한다. 유량을 증가시키면 임계속도(critical velocity)에 이르게 되는데, 이 때부터 물감줄기가 파형이 되고 점점 없어져서 마침내 물이 흐르…(투비컨티뉴드 )
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다. 이 색깔 띠의 거동으로부터 물이 평행한 직선으로 흐름을 분명히 알 수 있었는데, 이 흐름이 곧 층류이다.
이 상태를 Reynold라는 사람이 흐름에 유색잉크를 흐르게 하여 흐름의 모양을 살펴본 것을 기초로 하여 본 實驗을 한다. 튜브 입구를 나팔꽃처럼 벌리고, 위에 플라스크(flask)로부터 튜브 입구 흐름 중에 미세한 물감 줄기를 도입하였다. 레이놀드는 유량이 적을 때에는 물감 줄기가 흐름에 따라 고스란히 흐르며, 교차혼합이 일어나지 않음을 알았다. 그는 물이 들어 있고 벽이 유리로 된 탱크 안에 수평 유리튜브(tube)를 설치하고, 튜브 안에서의 유량을 밸브(valve)로 조절하였다.
