래이놀즈 실험 - 층류와 난류 실험.hwp

1. 자료설명


목차

1. 서론
- 목적
- 원리 및 이론
- 실험 기구 및 방법

2. 본론
- 실험결과 및 분석

3. 결론
- 토의 및 결론


2. 목차 및 본문내용


실험과목명 : 수리학 및 실험
실험과정명 : 층류와 난류 실험

목적
실제 유체의 유동은 점성에 의한 마찰로 인해 이상유체의 유동보다 대단히 복잡하다. 점성의 영향은 유동을 방해한다. 점성유동은 층류와 난류로 구분된다. 이 실험은 유리도관내의 유체의 유동상태와 레이놀즈 수와의 관계를 이해하고, 층류와 난류의 개념을 이해하며, 임계 레이놀즈수를 계산하는데 목적이 있다.


원리 및 이론
。유량의 개념
: 유량(Flow rate)이라 함은 유체의 흐름중 일정 면적의 단면을 통과하는 유체의 체적, 질량 또는 중량을 시간에 대한 비율로 표현한 것을 유량이라 칭하며 각각 유체의 체적을 시간에 대한 비율로 표시한 유량을 체적 유량(용적유량), 유체의 질량을 시간에 대한 비율로 표시한 질량유량, 유체를 일정시간 동안 흐르는 량을 표시한 유량을 적산유량이라 칭한다.
① 체적유량 : Q = A.v [㎥/s]
② 질량유량 : M = Q.ρ = A.v.ρ [kg/s]
③ 중량유량 : W = Q.ρ.g = A.v.ρ.g [N/s]
④ 적산유량 : G = ∫Q.ρ = ∫A.v.ρ [㎥,kg]
(A:단면적, v:속도, ρ=밀도)
측정 대상인 유체의 분류는 기체, 액체, 증기, 혼합 기체 등으로 일반적으로 분류 하고 흐름 상태에 따라 층류, 난류, 맥동류 등으로, 온도에 따라서 고온도로 부터 극저온, 압력에 따라서 고압력으로 부터 저압력, 점도에 따라 고점도로부터 저점도, 양에 따라서 대유량으로 부터 극소유량 유체등으로 다양하게 분류한다. 유량측정은 관로의 상태에 따라 개수로, 폐수로(관로) 유량측정으로 크게 나누고, 측정방법에 따라 임의 시간당 흐르는 체적량을 계량하는 직접법과 임의 단면적을 통과하는 유량과의 상관관계를 이용하여 유속, 전기적인량 등의 변화를 검출, 유량을 측정하는 방식인 간접방식으로 분류한다.

。층류(Laminar flow)
: 불규칙적인 변동을 포함하지 않은 흐름을 말한다. 층류가 아닌 흐름을 난류라고 한다. 예를 들면 가는 원관을 지나서 물이 흐를 때 유속이 아주 늦으면 층류로 되고 물의 각 부분은 관축에 평행하게 움직인다. 날개의 이론에서 적용되는 것처럼 주위의 흐름이 실제로 난류라고 해도 난잡한 변동성분을 무시할 수 있을 때에는 층류로 볼 수 있다.

。난류(Turbulent flow)
: 시간적․공간적으로 불규칙적인 변동, 즉 난잡한 흐름을 말한다. 반대의 개념으로 완만한 유선의 흐름을 층류라고 한다. 비압축성유체에서는 난류인 경우 다양한 소용돌이가 불규칙적으로 배치되어 있으나, 규칙적인 소용돌이의 배치와 구분하여야 한다. 압축성유체에서는 음파와 같은 밀도 변동이 불규칙적으로 전파하는 흐름, 플라즈마에서는 전자기장과 흐름이 불규칙적으로 변동하는 흐름을 난류라고 한다