[화학공학실험] 레이놀즈 수 측정실험 예비보고서(실험레포트)

(1) 세 가지 흐름 형태(층류, 난류, 천이유동)
Figure 1. 흐름이 바뀌어가는 현상(층류-천이유동-난류)

1) 층류(Laminar flow)
층흐름이라고도 하는데 공기가 흐트러지지 않고 움직이는 것을 말한다. 층류유동에서는 각각의 유체입자는 이웃하고 있는 유체입자들과 운동량 등의 혼합이 별로 없다. 그러므로 유체 입자가 층 또는 막 안에서 인접한 층위를 원활하게 미끄러지도록 운동하는 유동을 말한다. 불안정성에 의해 난류로 바뀌려는 경향은 인접층간 상대운동을 저지하려는 점성전단력에 의하여 억제된다. 가는 관에 물을 흘릴 경우, 잉크를 넣어 흐름의 상태를 관측하면 유속에 따라 레이놀드수가 작을 때는 잉크의 흐름이 직선으로 나타나고, 물의 각 부분이 관 내벽에 평행으로 움직이며 서로 섞이지 않음을 알 수 있다. 식을 보면 알 수 있듯이 유량과 레이놀즈수는 비례하기 때문에 유량이 적다는 것은 레이놀즈수가 작다는 것을 의미한다. 그리고 관성력/점성력에 의해 관성력보다 점성력이 지배적이다.

층과 층사이에는 운동량()교환이 없다. ()

Figure 2. 층류의 흐름

2) 난류(Turbulent flow)
층류왿� 반대되는 개념이라고 할 수 있는데, 층류 상태에 있는 흐트러지지 않은 유체가 외부충격이나 유체속도 변화 등 외부 요인으로 인해 불규칙적이고 난잡하게 흐름이 바뀌어 흐르는 상태를 말한다. 난류유동은 속도왿� 압력 등의 유동특성이 매우 불규칙하게 변하는데 따라서 격렬한 운동량을 가지면서 유체입자가 매우 산만한 운동을 하게 된다. 층류유동상태에서 유량이 증가함에 따라 레이놀즈수는 증가한다. 유량이 계속 증가하면 염료의 사선이 파형으로 흔들거리다가 갑자기 파괴되고 관 전체로 확산되어 버린다. 유동성질들이 빠르게 변하고 유량이 많고 유체의 속도가 빠른 경우이다. 층류왿� 반대로 레이놀즈수가 크고, 관성력이 점성력보다 지배적이다. 유체입자가 심한 불규칙 운동을 하면서 상호간에 많은 운동량 교환이 있다.