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Reynolds Number
◎ 목적
레이놀즈 실험에서는 관수로 내의 흐름을 Reynolds의 원 실험에서처럼 색소주입으로 층류와 난류로 구분하여 식별함과 동시에, 층류와 난류의 개념을 이해하며, 층류와 난류의 경계선이 되는 한계흐름(critical flow)에 해당하는 한계유속과 한계 Reynolds 수(critical Reynolds number)를 결정하는 데 목적이 있다
◎ 이론
유량 : 관 속으로 유체가 흐를 경우 흐르는 방향에 직각인 임의의 단면을 단위시간에 흐르는 유체의 양
평균유속 : 유량을 유로의 단면적으로 나눈 값
임계속도 (Critical Velocity) :층류(Laminar Flow) 또는 점성류(Viscous Flow)에서 유속이 점점 빨라짐에 따라 난류(Turbulent Flow)로 전이되는 지점의 속도
⑴ 유체의 유속
: 유량 [ ] : 유로의 단면적
: 평균 유속 [ ]
: 관의 내경 [ ]
직경이 D인 원형 관에서 부피유속을 흐름의 단면적으로 나누면 평균유속을 구할 수 있다.
중심부분에서는 최대속도와 평균속도 사이에 대체로 다음과 같은 관계가 성립한다.
⑵ 레이놀즈 수 ( Reynolds Number )
유체의 흐름 상태는 유로의 모양과 유체의 성질에 따라 달라진다. 원관에 유체가 흐를 경우 관의 내경과 평균유속, 유체의 밀도와 점도로서 나타낼 수 있으며 다음과 같이 레이놀즈 수(Reynolds Number, )를 정의한다.
where,
Table 1-1. 흐름종류에 따른 Reynolds Number의 변화
흐름종류
흐름조건
Re. Nu…(생략)
① Stop Watch
② Thermometer
③ Beaker
④ Mass Cylinder
⑤ Tracer (Dye or Ink)
① 물을 탱크에 넣고 관의 밸브를 조절하여 정상상태에 도달할 때까지 기다린다.
② 배출구를 통해 나오는 유체의 유량을 측정하여 유속을 계산한다.
③ 잉크를 흘려보내면서 흐름의 모양을 관찰한다. 이 때 tracer (dye or ink)는 유체 흐름에 영향을 주는 것을 사용해서는 안 된다.
④ ②,③의 실험을 수회 반복하여 평균값을 얻는다.
⑤ 유속을 차차 증가시켜 가면서 위의 실험을 되풀이 한다.
① Q (유량) 구하는 방법
② U (유속) 구하는 방법
③ Re (레이놀즈 수) 구하는 방법
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074
0.236
4720
난류
난류
4회
480
0.000096
0.306
6120
난류
난류
5회
549
0.00xxx98
0.35
7000
난류
난류
6회
675
0.000135
0.43
8600
난류
난류
7회
190
0.000038
0.121
2420
전이 상태
층류
8회
270
0.000054
0.172
3440
전이 상태
전이 상태
9회
328
0.0000656
0.209
4180
난류
난류
10회
448
0.0000896
0.285
5700
난류
난류
11회
524
0.00xxx48
0.333
6660
난류
난류
12회
598
0.00xxx96
0.381
7620
난류
난류
13회
158
0.0000316
0.101
2020
층류
층류
14회
265
0.000053
0.178
3560
전이 상태
층류
15회
325
0.000065
0.207
4140
난류
전이 상태
16회
492
0.0000984
0.313
6260
난류
난류
17회
552
0.00xxx04
0.351
7020
난류
난류
18회
643
0.0001286
0.409
8180
난류
난류
`난류일 때 유체의 사진`
`층류일 때 유체의 사진`
`전이영역일 때 유체의 사진`
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