레이놀즈 측정 실험

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레이놀즈 측정 실험

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레이놀드 수(Reynold Number)에 의한 변화
흐름상태에는 층류와 난류의 두가지 유동상태가 있고, 이것을 구별하기 위한 매개변수는 레이놀드 수(Reynold Number)라는 무차원군을 사용한다. 유동상태는 관로에 발생하는 손실과 밀접한 관련이 있고, 예를 들면 관로내의 유체를 보내는 데 필요한 펌프동력을 계산하기 위해서는, 이 관계를 명확히 해 두는 것이 중요하다.
그러면, 관로내의 유동상태와 레이놀드 수의 관계에 대하여 레이놀드가 행한 실험으로부터 설명하기로 하자. 다음 그림 1에 나타난 레이놀드의 실험에서 유리관내의 유동상태를 조사하기 위해서 별도의 가느다란 관으로부터 착색액ㅇ르 주입하여, 유선의 가시화 관찰을 통하여 분류해 본다.
관내의 유속이 느린(유량이 작은) 경우, 관내의 도처에서 유체(물)는 관축과 평형하게 규칙적으로 정연하게 층을 형성하게 흐른다. 이것을 층류(laminar flow)상태라하고, 착색액은 1개의 유선을 형성한다. 물의 유속을 점점 증가시키면, 관입구에서 어는 위치로 착색액의 유선이 물결치기 시작하여 뒤섞이게 된다. 이것을 천이(transition)상태라 부르고, 흐름의 성질이 불안정하여, 외란을 주면 난류상태로 이행한다. 유속을 더욱 증가시키면, 착색액의 선의 불규칙한 와류를 형성하여, 관내 전영역으로 착색액이 분산된다. 이것을 난류(tubulent flow)상태라 한다. 여기서는 유속의 증가(유량의 증가)에 의한 유동상태의 변화만 설명하였지만, 동일한 속도의 경우에도 관직경을 크게하면, 흐름의 상태변화가 생긴다. 이상과 같은 경우를 중심으로 레이놀드 수를 결정해보자.

참고 자료

http://www.imadang.co.kr/tech-data/flow-intro.htm
http://envinews.co.kr/enview1/hkkh/hkkh3-2.html