2019 인폙댿� 화공실 A+유체유동 결과보고서

요 약 (Abstract)
레이놀즈 수는 점성력과 관성력의 비를 나타내는 무차원의 수이며 이를 정리하면 N_Re=(ρV ̅D)/μ 다음과 같다. 본 실험에서는 잉크의 흐름을 보고 층류라고 생각되는 영역과 난류라고 생각되는 영역에서 유량 변화에 따른 레이놀즈 수를 계산하고 관측한 유체의 흐름이 층류인지 난류인지 계산을 통해 확인할 수 있다. 측정한 레이놀즈 수를 토대로 마찰계수 선도를 그려볼 수 있으며 데이터가 이론적으로 알려진 마찰계수 선도의 경향성과 일치하는지 비교해 볼 수 있다. 실험결과 유체의 평균유속이 증가함에 따라 레이놀즈 수가 증가하는 것을 확인할 수 있었고 레이놀즈 수가 커질수록 마찰계수가 작아지는 것을 관측할 수 있었다.
관의 직경변화에 따른 손실두 차이를 비교해 볼 수 있었으며 어떠한 부속품을 사용하냐에 따라 손실두가 달라지는 것을 확인할 수 있었다. 총 6개의 관에서 8번의 실험을 진행하였으며 측정하고자 하는 파이프의 밸브를 열고 마노미터를 이용하여 압력차를 구했다. 또한 동일한 시간동안 흐른 유체의 질량을 측정함으로써 유체의 평균유속을 계산할 수 있고 이를 이용하여 레이놀즈 수를 구했다. 각각 유체의 흐름에 걸맞은 보정인자를 도입하여 손실두를 계산한 결과 평균유속 차이가 크고 난류의 흐름이 강해질수록 손실두가 커지는 것을 관측할 수 있었다.

서론
유체의 흐름은 층류, 난류, 전이영역으로 구분지을 수 있다. 이를 구분 짓는 데 토대가 되는 값은 레이놀즈 수이며 이 값은 관성력과 점성력의 비를 표현한 값이다. 관성력에 비해 점성력이 지배적인 층류의 경우 일반적으로 레이놀즈 수가 2100보다 작고 관성력이 점성력보다 지배적인 난류의 경우 레이놀즈 수가 4000보다 크다. 레이놀즈 수가 2100~4000사이 일 때를 전이영역이라 하는데 때에 따라 층류이기도 하고 난류가 되기도 해서 흐름을 예측하기 어렵다.