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[자연과학]유체 공학 - 레이놀드수 결과

등록일 : 2013-04-24
갱신일 : 2013-04-24


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[자연과학]유체 공학 - 레이놀드수 결과
요 약


레이놀드(Reynold, 영국과학자, 1842-1912)는 유리어항에 파이프를 넣고 그 관사이에 유체의 흐름을 관찰할 수 있도록 잉크를 사용한 장치를 통해 층류와 난류의 개념을 이야기해 준다. 관이나 도관에서 액체의 흐름양상은 두 가지이다. 유량이 작을때는 유체의 압력강하가 유속에 정비례하지만, 유량이 클때는 압력강하가 빨라서, 대체로 유속의 제곱에 비례한다. 이러한 두 가지 흐름 양상을 처음 실증한 사람은
영국의 유체역학자인 Osborne Reynolds로써 1883년의 일이다. 벽이 유리로 된 탱크안에 물을 채우고 유리관을 수평으로 설치한다음, 밸브로 유량을 조절했다. 관 입구는 나팔꽃처럼 벌리고, 물감이 든 플라스크를 상부에 설치한 다음, 물감을 관입구에 주입하여 실처럼 흐르도록했다. 유량이 작을 때는 물감이 흩어지지 않고, 곧 은 실모양을 그대로 유지하면서 흐른다는 것을 알아내었다. 결국 물이 평행한 직선상으로 흐른다는 것이므로, 이러한 양상의 흐름을 층류(laminar flow)라 했다. 유량이 증가하여 임계유속(critical velocity)에 도달하면, 물감이 더 이상 층류로 흐르지 못하고 점점 흩어지기 시작하여, 마침내 관의 단면 전체에 퍼졌다. 물은 더 이상 층류로 흐르지 못하고, 교차흐름과 소용돌이를 형성하면서 멋대로 흐르는데, 이러한 흐름 양상을 난류(turbulent flow)라 한다. 이 Reynolds number의 개념을 이해하고 이러한 사실들이 실제로 어떤식으로 활용이 되는지 알아보자.

서 론

Reynolds 실험은 수조에 붙어있는 유리관을 통하여 수조의 물을 유출시키면서, 동시에 물과 같은 염료수(Ink)를 염료수 분출구로부터 분출시켜 유리관에 유입하는 실험으로 유리관을 흐르는 유량(유속)의 크기 차이로 층류와 전이영역, 난류의 운동을 관찰 할 수 있다.
이렇게 관찰된 파이프내의 유체의 유동산태와 레이놀즈 수와의 관계를 이해하고, 층류와 난류의 개념을 이해하며, 임계…(생략)
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