마찰계수 측정실험

소개글

원관 내 유체유동에 따른 마찰계수를 레이놀즈수의 함수로 측정한다.
(Darcy 마찰계수 식과 Moody 차트를 이용하여 마찰계수를 계산 하여 비교한다)

목차

■ 실험 목적

■ 실험 이론

본문내용

- 마찰계수 측정실험 -
■ 실험 목적
원관 내 유체유동에 따른 마찰계수를 레이놀즈수의 함수로 측정한다.
(Darcy 마찰계수 식과 Moody 차트를 이용하여 마찰계수를 계산 하여 비교한다)
■ 실험 이론
(1) 유체 유동과 마찰계수
원관 내에서 유체가 유동하면 관 벽에는 마찰력이 발생한다. 그림1은 원관 내 의 층류유동에서 속도분포와 전단력의 분포를 보여주고 있다.
벽면에서의 전단력은 유체의 밀도, 점도, 속도, 관 직경에 의해 결정되는 레이놀즈수와 관 표면의 거칠기의 함수로 주어진다.
(1)
(2)
전단력과 의한 압력강하를 대변하는 무차원 변수인 마찰계수는 Fanning 마찰계수와 Darcy 마찰계수로 표현되고 있다. Fanning 마찰계수는 벽 전단력을 유체의 운동에너지의 함수로 선형적으로 표현하였으며
(3)
Darcy 마찰계수는
(4)
로 표현하고 있다. 편의상 유체역학에서는 Darcy 마찰계수를, 열전달 분야에서는 Fanning 마찰계수를 주로 사용하고 있다.
층류유동의 경우 포물선 속도분포를 가정하면 이론적으로 Darcy 마찰계수는
(5)
로 유도된다.
그림2는 1944년에 발표된 원관 내 유동 마찰계수에 대한 Moody 차트를 보여주고 있으며 표1은 상업용 관의 거칠기를 나타내고 있다.
층류 및 난류유동에 대하여 공통적으로 사용할 수 있는 상관식으로 Churchill(1977)은 다음과 같은 식을 발표하였다.

참고 자료

없음