레이놿�즈수 측정 실험

1. 실험목표

실제 유체의 유동은 점성유동으로 이상유체의 비점성유동보다 복잡하고 문제해결이 어렵다. 이러한 점성유동은 층류, 전이, 난류로 구분된다. 레이놀즈 실험은 저수조의 수조를 일정하게 유지하면서 관내의 유체의 유동상태왿� 레이놿�즈수왿�의 관계를 이해하고 층류왿� 난류의 개념을 이해하며, 임계 레이놿�즈수를 산출하고자 한다.

2. 이론

1) 레이놀즈 수

물체를 지나는 유체의 흐름 또는 유로 속에서의 유체흐름의 관성력(관성저항)과 점성력의 크기의 비를 알아보는 데 있어서 지표가 되는 무차원수 입니다. 레이놀즈에 의하여 도입되었습니다. 흐름 속에 있는 물체의 대표적 길이를 (원통 속의 흐름의 경우에는 원통의 지름, 흐름 속에 가 있는 경우에는 그 구의 반지름), 유속을, 유체밀도를, 점성률의 관계식으로 정의가 되는데, 흐름 상태는 레이놿�즈수에 의해 크게 달라지므로 레이놿�즈수는 흐름의 특징을 정해지게 하는 데 가장 중요한 조건이 됩니다. 레이놿�즈수가 작은 동안은 정류 상태이었던 흐름도, 레이놿�즈수가 임계값을 넘게 되면 불규칙적으로 변동하는 난류로 변하게 된다

2) 관로 내 유체의 흐름

(1) 층류 : 유속이 느릴 때 착색액이 일직선으로 흐르는 경우, 즉, 물의 입자가 흐트러지지 않고 일직선의 층을 형성하여 흐르는 흐름
∴ 착색액의 흐름 형태는 직선이다.

- 속도가 작을 때 유체는 측면혼합이 없게 흐르게 되며 인접한 층이 다른 층을 지나서 흐릅니다. 여기에는 중단흐름이나 소용돌이가 없게되지만, 속도가 커지면 난류가 생기고 소용돌이가 발생하여 혼합이 일어나게 됩니다. 유체의 질서 정연한 흐름이 난류왿� 대비되는데, 가는 파이프에 물을 흘릴 경우 가령 잉크를 넣어 흐름의 상태를 관측하면 유속에 따라 레이놿�즈수가 작을 때에는 잉크가 직선 형태로 되고, 물의 각 부분이 파이프 벽에 평형으로 움직이며 서로 섞이지 않는것을 알 수가 있습니다. 이러한 흐름이 층류이다.