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[자연과학] [實驗(실험)보고서] 레이놀즈[reynolds]實驗(실험)

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작성일18-05-17 03:13

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즉 유체 내에 한 평면을 가정하면 이 면에 평행인 양쪽 속도constituent 이 균일하도록 작용하는 접선변형력[接線應力]으로서 나타난다. 점성의 크기를 나타내는 고유의 상수를 점성계수 또는 동점성계수(점성계수를 밀도로 나눈값)로 표시한다. 유체의 점성률(粘性率)을 밀도를 유속(流速)을 v, 물체의 모양을 정하는 길이, 즉 구(球)나 원관(圓管)이면 반지름, 육면체면 변의 길이를 l이라 할 때, R=lv/구해지는 무차원수(無次元數)를 말한다. 이 마찰력은 유체의 각 부분이 서로 다른 속도로 운동할 경우에 그 속도가 균일하게 되도록 작용하는 힘으로 나타난다. 물의 점 성은 온도에 따라 그 크기가 변하게 된다 즉 온도가 0℃일때 점성이 가장크며, 온도가 높아질수록 점성은 작아진다.
[ 점 성 법 칙 ]
그림과 같이 두 장의 수평판 사이에 유체가 채워져 있을때 이 판에 일정한 수평방향의 힘 F를 가하면 판은 가속되다가 곧 일정한 속도U를 가지게 된다 움직이는면에 접촉하고 있는 액체는 면과 같은 속도를 가지게 되고, 정지한 면에 접촉하고 있는 액체는 움직이지 않으므로 그림에 표시되어있는 바와 같이 속도의 분포가 생긴다. 이와 같이 유체의 점성 때문에 받는 힘을 점성력이라 한다.
순서
■ 實驗題目
레이놀즈수

■ 實驗목적
층류와 난류를 구분하는 무차원수인 Reynolds 수를 유량측정(measurement)을 통하여 구하여 보고 이때, 유체의 흐름 상태를 가시적으로 觀察한다. 예를 들면, 물체가 정지유체 속을 진행하는 경우는 그 물체의 길이를 L, 진행속도를U라 하고, 원통형 관(管) 속의 흐름에서는 관지름을 L, 평균(average)속도를 U라 하면 각 흐름의 대응하는 점에서 단위부피에
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다. 점성유체(粘性流體)의 흐름에서 본질적으로 중요한 힘은 관성력(慣性力)과 점성력(粘性力)이다. 또 액체의 점성은 온도가 높아지면 줄지만 기체는 반대로 늘어난다.

■ theory
● 점성(Viscosity)
점성이란 물분자가 상대적인 운동을 할 때 분자간, 혹은 물분자와 고체 경계면 사이에 마찰력을 유발시키는 물의 성질을 말 하며 이는 물분자간의 응집력 및 물분자의 다른 분자간의 점착력 등의 상호작용에 의하여 나타난다. 이 때 두 흐름의 대응하는 점에 작용하는 각종 힘의 비도 각각 같아야 한다.
…(생략)
온 도 (℃)
점 성 계 수 [μ(P)]
동 점 성 계 수 [ν(St)]
0
10
20
25
50
100
0.xxx89
0.01306
0.xxx05
0.00894
0.00649
0.00282
0.xxx89
0.01307
0.xxx06
0.00897
0.00556
0.00294

[ 물의 물리적 성질 ]
● 레이놀즈수 [ Reynolds number ]
영국의 유체역학자 O.레이놀즈가 발견하였다. 그 값은 원관 내의 물의 흐름에서 약 2,300이다.
물 내부에 상대운동이 있으면 점성때문에 경계면에서 운동에 저항하는 내부 마찰이 작용하여 상대운동은 차차 감소한다. 경계의 모양이 닮은 두 물체를 서로 다른 흐름 속에 놓았을 때 각각 레이놀즈수가 같다면, 길이와 시간의 단위를 적당히 잡으면 두 흐름의 상태는 완전히 일치한다.
기름등은 점성이 풍부하고 일반적으로 액체가 기체보다 점성이 크다. 기름 등의 액체는 일반적으로 기체보다 점성이 크다. 운동하는 액체나 기체 내부에 나타나는 마찰력이므로 내부마찰이라고도 한다.

○ 레이놀즈의 닮음법칙 [ Reynolds` law of similitude ]
모양이 같은 두 물체 주변의 각각의 흐름, 또는 모양이 같은 두 관 속의 흐름에서 유선형이 닮고 대응하는 점의 속도비가 모두 같을 때 이 두 흐름은 ??역학적으로 닮았다??고 한다. 흐름을 연구하는 데 중요한 것으로, 이 값이 작을 때는 흐름이 규칙적인 층류(層流)가 되지만, 어떤 값 이상이 되면 난류(亂流)가 된다 일반적으로 이와 같은 난류와 층류의 경계가 되는 R의 값을 임계(臨界)레이놀즈수라 한다.

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