유동가시화 실험 및 베르누이 방정식 증명 실험, MOODY차트, 마찰계수 정리

소개글

유동가시화 실험을 통한 유체의 흐름과 저항을 연구,
실험을 통한 베르누이 방정식을 증명,
Moody 차트, 마찰계수 설명 및 연구

목차

1. 유체 유동 가시화 실험

1) 실험 목적
2) 이론 및 해석
3) 실험 방법
4) 실험 결과
5) 결론 및 고찰

2. Bernoulli 방정식 증명 실험

1) 실험 목적
2) 이론 및 해석
3) 가정
4) 실험 방법
5) 실험결과
6) 결론 및 고찰

3. Moody Chart 및 마찰계수 정리

1) Moody Chart와 이론 정리
2) 마찰계수

본문내용

유체역학을 정량적으로 해석하기 위해서는 고급 수학을 필요로 하지만, 유동가시화, 즉, 유동장의 모양을 가시화함으로서 많은 것을 알 수 있다. 유동 가시화의 형태를 통해 ‘전체적인 유동의 모양을 알 수 있다. 유동 가시화 실험은 유체의 층류, 천이 및 난류 유동내에 모델을 장착하여 각 흐름 상태에서 모델 주위에 형성되는 소용돌이, 선별, 경계층 등의 현상을 가시화 시켜 알 수 있다. 또한 수치해석에도 유용하게 이용할 수 있다. 물리적으로 혹은 계산적으로 가시화 할 수 있는 여러 종류의 유동 형태를 실험을 통해 알아보자. 또한 각기 다른 실험모델을 통해 그에 따른 정체점, 박리점, 후류영역을 알아본다.
베르누이 방정식은 유량과 유속 측정, 관로의 유동해석 등 유체역학의 폭넓은 분야에서 이용되는 방정식이다. 송유관을 흐르는 기름의 속도, 비행기의 속도 등은 모두 이 베르누이 방정식을 통해서 얻어낼 수 있다. 유량과 유속을 측정 유용한 Pitot Tube의 사용법과 원리를 이해하고 베르누이 방정식의 적용을 통해 실제 공정상의 유체 흐름에 대해서 이해한다. 단면이 변하는 덕트 내의 전압 P와 정압 p의 분포를 측정하여 베르누이 방정식으로 예상할 수 있는 값과 비교하는 것이다.
본 실험을 통하여 축소-확대 덕트 내의 유동에서 베르누이 방정식이 실제로 유효하게 사용될 수 있는 지를 알아보고 연속방정식 Q = Au = constant 임을 확인한다.

2) 이론 및 해석

베르누이 방정식 : 유체가 흐름선(유선-流線)을 그리며 흐를 때, 두 점 A와 B의 높이 그리고 두 점에서의 압력과 흐르는 속도 사이의 관계를 두 점에서 역학적 에너지가 보존됨을 바탕으로 수식으로 나타낸 것을 가리킨다.

유체가 정상, 비압축성 유동일 때 다음이 성립한다.

위의 식에서 초기의 값을 좌측의 식이라 할 때
초기의 속도가 0이므로 V₁는 0이며 초기의 위치 z₀와 Z또한 같은 포인트의 점이므로 소거할수 있다. 그렇게 식을 정리하여 유속을 구하는 다음의 식을 얻어 낼 수 있다.

참고 자료

없음