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보고서설명
Reynolds 실험 장치를 이용하여 관을 통과하는 유체의 흐름 모양을 시각적으로 관찰
하여 층류인지 난류인지 전이영역인지를 파악한다. 또한 각 영역에서 평균 유속의 측
정으로 부터 Reynolds수를 계산하고 기존의 f-NRe 그래프와 비교함으로써 Reynolds
수와 흐름형태(층류, 난류, 전이영역)의 상관관계를 연구한다.
본문일부/목차
▶층류
유체 입자들이 각 층 내에서 미끈한 진로를 따라 움직일 때 층류라고 한다. 층류는 낮은 점성, 빠른 속도, 큰 유동 통로를 가지는 경우에 불안정해지며 속도가 점점 빨라지면 난류가 된다. 속도가 작을 때 유체는 측면 혼합이 없이 흐르게 된다. 마치 카드놀이 에서처럼 인접한 층이 다른 층을 지나서 흐른다. 여기에는 종단흐름(cosscurrent)이나 소용돌이가 없다. 이러한 상태를 층류라 한다.

▶난류
유체 유동에서 유체입자들이 대단히 불규칙적인 진로로 움직일 때의 유체 흐름을 난류라고 한다. 유체는 관이나 도관에서 두 가지 다른 모양으로 흐른다는 것이 오래 전부터 알려져 있다. 유량이 적게 흐를 때는 유체 중의 압력강화는 유속에 비례하여 증가하지만 유량이 크면 보다 빨리, 즉 대개 유속의 제곱에 비례하여 증가한다.
이 두 흐름 형태의 구분은 Osborne Reynolds가 처음으로 고전적 실험에 의하여 실증하여 1883년에 발표하였다. 그는 물이 들어 있고 벽이 유리로 된 탱크 안에 수평 유리 튜브를 설치하고 튜브 안에서의 유량을 밸브로 조절하였다. 튜브 입구를 나팔꽃처럼 벌리고 위에 있는 플라스크로부터 튜브입구 흐름 중에 미세한 물감 줄기를 도입하였다. Reynolds는 유량이 적을 때에는 물감 줄기가 흐름에 따라 고스란히 흐르며 교차 혼합이 일어나지 않음을 알았다.
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