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보고서설명
실험 목적

실제 유체의 유동은 점성에 의한 마찰로 인해 이상유체의 유동보다 대단히 복잡하다. 점성의 영향은 유동을 방해한다. 점성유동은 층류와 난류로 구분된다. 본 실험은 파이프 내의 유체의 유동상태와 레이놀즈 수와의 관계를 이해하고, 층류와 난류의 개념을 이해하며, 임계 레이놀즈 수를 계산하는데 목적이 있다.
본문일부/목차
유체유동은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데 유체입자들이 층을 이루면서 섞임이 없이 유동할 때를 층류(Laminar Flow)라 하고, 이와 반대로 유체입자들이 대단히 불규칙적인 경로로 움직일 때 난류(Turbulent Flow)라 한다. 레이놀즈 수는 유동이 층류인지 난류인지를 예측하는 데에도 사용된다. 층류는 점성력이 지배적인 유동으로서 레이놀즈 수가 낮고, 평탄하면서도 일정한 유동이 특징이다. 반면 난류는 관성력이 지배적인 유동으로서 레이놀즈 수가 높고, 임의적인 에디나 와류, 기타 유동의 변동이 특징이다.
여기에서 vs는 유동의 평균 속도, L은 특성 길이(characteristic length), μ는 유체의 점성 계수,ν는 유체의 동점성 계수, ρ는 유체의 밀도이다.

유동이 층류에서 난류로 전이(transition)되는 지점에서의 레이놀즈 수를 임계 레이놀즈 수(critical Reynolds number)라고 한다. 실제로 이러한 전이는 점차적으로 진행되기 때문에 임계 레이놀즈 수의 값은 대략적인 값으로 보아야한다. 원형 파이프 내의 유동의 경우 임계 레이놀즈 수는 약 2,300 정도이나, 레이놀즈 수 약 2,000 ~ 3,000 사이에서는 유동의 성질을 정확하게 말할 수 없다고 보아야 한다. 평판 위의 유동에 대해서는 입계 레이놀즈 수는 약 105 ~ 106 정도이다.

실험 방법

(1) Reynolds 수 측정장치에서 유량조절밸브를 잠그고 물을 유입시켜 저수 탱크에 물을 채운다. 이때 물이 over flow 되게 하여 수두가 일정하게 유지되도록 해야 한다.
(2) 유량조절밸브를 약간 열어 유동관찰배관 내로 물이 흐르게 한다.
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#유체역학 실험

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