유체역학 유량 및 압력측정

소개

많은 공학적 문제에 있어서 유동현상의 해석이 꼭 필요하다. 이것을 위해서는 유동의 속도, 유체온도, 압력, 난류, 강도 등의 국소적인 성질의 계측과 유량과 질량 등의 적분된 성질, 그리고 전 유동의 가시화 같은 전체적인 성질의 계측이 필요하다. 본 실험에서는 압력 측정을 통한 유량 측정을 통해 유동현상을 이해한다.

목차

1. 실험목적

2. 이론정리
(1) 벤튜리미터 (Venturi meter)
(2) 베르누이 방정식
(3) Mass Continuity
(4) 체적유량 관통률

3. 실험방법

4. 실험결과
결과 데이터 값 정리

5. 결과분석 및 고찰
(1) 결과 분석
(2) 유량을 구하는 다른 방법
(3) 실험시 사용한 벤튜리미터의 장,단점

6. 반성

7. 참고문헌

본문내용

계산을 하는 과정에서, 올라간 높이를 시각적으로 확인하여 기록한다. 다음으로 에 의해서, 를 대입하여 압력을 구하면 위의 압력(Pa)와 같이 된다. 여기서 유속을 베르누이 방정식을 사용하여, 8번(대기압)과 n번(n=1~7번) 압력을 식에 대입하여 을 구할 수 있다.
주어진 직경을 이용하여 단면적을 를 이용하여 구하고, 을 이용하여 유량을 측정할 수 있다. 여기서 베르누이 방정식의 보조상수를 0.97로 가정하여 위에서 구한 값에 0.97을 곱하여 값을 구할 수 있다.
점성이 존재하여 Q값이 변위가 증가함에 따라 변화하였다. 1번과 7번의 단면적은 같다. 관의 면적이 일정하다면, 갈수록 점성 때문에 속도가 낮아져 이 커지지만,이번 실험처럼 중간에 단면적이 줄어들게 되면 속도가 순간적으로 빨라졌다 다시 점성에 의해 느려지게 될 것이다. 단면적이 원상태로 되돌아갔다 하더라도 속도가 줄어드는 데는 어느정도의 거리가 요구되기 때문에 7번 물의 높이가 1번에 비해 상대적으로 낮음을 알 수 있었다. 즉, 7번의 이 1번의 보다 작으므로 7번의 이 1번의 보다 클 것이다. 때문에 유속이 더 빠를 것이고, 유량 값 또한 클 것이다.(면적이 같으므로)
그래프를 보면, 단면적이 가장 작은 4번에서의 압력이 가장 낮은 것을 관찰할 수 있다. 은 인데, 단면적이 적을수록 유속이 빨라져 이 증가하게 되고, 때문에 값이 줄어들 수밖에 없다. 통상적으로 우리가 측정하는 압력은 이기 때문에, 당연히 높이가 낮을 수밖에 없다.
Q값을 계산한 뒤, 이 값이 정확한 Q값인지는 알 수가 없기에, 점성의 영향을 가장 덜 받은 1번의 유량값이 제일 정확하다고 판단하였다. 하지만 유속을 계산하는 과정에서 각각의 유량을 각각의 단면적으로 나누어서 계산하였다. 때문에 정확한 역비례 관계가 성립하지는 않았다.

참고자료

· Munson, Wiley "Fundamentals of Fluid Mechanics,"
· 네이버 백과사전
· http://cafe.naver.com/donggoaop.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farticleid=1049&