[공학]굽은 사각 덕트 내 유동

소개글

- 경희대 기계공학과 실험레포트

목차

1. 실험목적

2. 실험내용
1) Reynolds 수
2) 입구영역
3) 입구길이
4) 파이프 내의 층류유동
5) 경사진 파이프
6) 비원형 파이프 내의 층류유동
7) 굽은 사각 덕트 내의 유동

3. 실험 방법 및 장치 설명

4. 실험 데이터 산출 및 분석

5. [조사] Air Flow Bench에 대해서 알아보자.

본문내용

1. 실험목적
굽은 사각 덕트 내의 유동에서 속도 분포와 압력 분포 그리고 이에 따른 압력계수의 분포를 알아본다.


2. 실험내용
유체가 파이프나 덕트 내부를 흐를 때는 마찰에 의해 압력강하 또는 수두손실이 발생하는 사실에 주목하여야 한다. 파이프, 덕트, 도관(conduit)은 혼용되기도 하나, 단면이 원형일 경우(특히 액체가 흐를 경우)파이프라 부르고 단면이 비원형일 경우(특히 기체 유동의 경우)덕트라 부른다.
임의의 유동단면에서의 평균속도 의 값은 다음 식과 같은 질량보존 법칙으로부터 구한다.


여기서 은 질량유량, 는 밀도, 는 단면적, 그리고 은 속도분포이다. 따라서 반경 인 비압축성 원형 파이프유동에서 평균속도는 다음 식과 같이 얻어진다.


그러므로 유량이나 속도분포를 알아야만 평균속도를 쉽게 계산할 수 있다.

Reynolds 수
층류에서 난류로의 천이에는 여러 변수 중에 특히 기하학적 형상, 표면조도, 유동속도, 표면온도, 유체의 종류 등이 큰 영향을 미친다. 1880년대 Osborne Reynolds는 많은 실험을 통해 유체의 관성력과 점성력의 비가 유동 영역을 결정한다는 것을 발견하였다. 이 비를 Reynolds 수라 부르며 원형 파이프 내 유동의 경우 다음과 같이 표현된다.

여기서 = 평균 유동속도(m/s), = 기하학적 특성길이(여기서는 직경, ), 그리고 = 유체의 동점성계수()이다.
유동이 난류가 되기 시작하는 Reynolds 수를 임계 Reynolds 수()라 부르는데, 이 값은 기하학적 형상과 유동조건의 함수이다. 원형 파이프 내부유동의 경우 임계 Reynolds 수는 일반적으로 으로 알려져 있다.
비원형 파이프 내부유동의 경우 Reynolds 수는 수력직경 로 정의된다.

참고 자료

유체역학
저자 cengel
출판사 McGrawHill