수리학실험 관수로 실험 결과보고서

소개글

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목차

1. 실험목표

2. 실험이론
가. 실험가정
나. 마찰손실과 미소손실
다. 연속 방정식
라. 베르누이 방정식
마. 마찰손실수두
바. 마찰손실계수
사. 미소손실수두
아. 마노미터(Monometer)

3. 실험방법

4. 실험결과
가. 마찰손실수두
나. 미소손실수두

5. 결론 및 고찰

6. 참고문헌

7. 실험결과 데이터를 정리한 엑셀 사진

본문내용

1. 실험목표
- 이번 실험의 목적은 관수로 마찰로 인한 손실수두와 미소손실수두의 크기 측정 및 동수경사를 구하여 손실계수 값을 도출하고, 이를 이론값과 비교해보는 것이다. 특히 주손실인 마찰손실을 구함에 있어 다양한 조건에 대한 실험을 통해 얻은 실험값을 여러 가지 계산식에 대입하여 마찰손실계수 값을 도출해 보는 것이다.

2. 실험이론
가. 실험가정
1) 개수로와 관수로
개수로는 자유수면이 존재하며 흐름에 있어 중력의 영향이 가장 크게 작용한다고 볼 수 있다. 이에 비해 관수로는 압력 차의 영향이 가장 크게 작용한다고 볼 수 있다. 이때, 유체는 점성유체이기 때문에 관에 대하여 마찰이 존재하게 되는데, 이 마찰력으로 인한 저항이 유체의 흐름을 방해하여 에너지 손실을 발생시킨다.

2) 이상유체와 실제유체
이상유체는 점성이 전혀 없는 유체로 에너지 손실이 발생하지 않는 유체이고, 실제유체는 점성이 있는 유체로서 에너지 손실이 존재한다.

3) 층류와 난류
관수로는 층류와 난류로 구분할 수 있는데, 관성력에 대한 점성의 비를 기준으로 구분한다. 관성력에 비해 점성력이 큰 층류의 경우, 이웃하는 층과 층이 서로 매끈하게 흐르고, 이는 뉴턴의 점성법칙으로 해석이 가능하며 레이놀즈수가 2100보다 낮다. 난류란 관성력에 비해 점성력이 약한 경우로서 이웃하는 층과 층 사이에 운동량의 전도가 심해 뉴턴의 점성법칙으로 해석이 어려우며 이때의 레이놀즈수는 4000보다 크다. 층류와 난류의 혼합된 상태는 천이류라 한다.

<중 략>

라. 베르누이 방정식
베르누이 방정식은 이상유체(비점성, 비압축성 유체)가 흐르는 경우데 대해 속도, 압력, 위치에너지 사이의 관계를 나타낸 식으로 위치에너지, 운동에너지, 압려에너지의 합이 일정하다는 에너지 보존법칙을 의미한다. 실험에서 사용되는 관수로 내의 흐르는 유체는 이상유체가 아니기 때문에 점성으로 인한 마찰손실수두를 고려해야한다.

참고 자료

수리학 / 이재수 / 구미서관 / 2019.08.14. / p.159~179
유체역학 7판 / Munson, Okiishi, Huebsch, Rothmayer / 퍼스트북 / 2013.08.05. / p.680~690, p.520~523