벤튜리미터를 이용한 유량 및 압력측정 실험

소개

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목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 결과 고찰 및 토의

본문내용

1. 실험 목적
유체역학과 관련된 많은 문제를 해결하기 위해서는 유동현상의 해석이 꼭 필요하다. 이것을 위해서는 유동의 속도, 유체의 온도, 압력, 난류의 세기와 같은 국소적 성질, 유량과 질량과 같은 적분과 관련된 성질, 그리고 전체적인 유동의 가시적인 흐름과 같은 전체적 성질의 계측이 필요하다. 이번 실험에서는 벤튜리미터를 이용하여 실험을 진행하고 여기서 얻어지는 압력 및 유량 측정을 통해 유동현상을 이해하도록 한다.

2. 실험 이론

※ 추가로 설명해야할 내용이 아닌 기본적인 내용에 해당한다고 생각해서
실험 매뉴얼에서 발췌하여 사용하였습니다.

<벤튜리미터 (Venturi meter)>

다음 그림은 벤튜리 미터의 기본적인 형상을 보여 준다.

<중 략>

(4) 유속변화와 압력분포의 관계(데이터를 근거로 판단)
실험 결과 그래프를 보면 유체의 압력과 속도의 경향을 알 수 있다. 세 실험에서 모두 유속이 증가 하는 구간에서 압력이 감소함을 확인 할 수 있었다. 이것은 유체의 밀도가 일정할 때 P+ ρ*V^2/2 + ρ*g*z는 일정하다는 베르누이의 정리를 만족하는 실험 결과이다.

6. 결과 고찰 및 토의
실험 결과 베르누이 식을 대체로 만족하는 경향의 결과를 얻을 수 있었다. 하지만 정확한 분석이 이루어 졌다고 볼 수 없는 오차의 원인이 있다.
첫째, 액주가 안정 상태일 때 사진을 찍어 액주의 높이를 측정 하였는데, 사진이 정면이 아닌 사선방향에서 찍혀서 실제 값과 차이가 있었고, 사진이 흐릿하게 찍혀 정확한 값을 읽을 수 없었다.
둘째, 유속을 구할 때 pitot tube와 관의 각 지점을 베르누이의 정리를 이용하여 비교, 유속을 구했는데 이는 유체의 에너지 손실이 없을때에만 성립하는 식이다. 따라서 위에서 구한 유속은 모두 실제와 맞지 않다. 실제 유체는 관에서 받는 전단력, 유체 내부의 tubulance현상에 의해 에너지의 손실이 일어난다. 이는 직경이 같은 1번 위치와 7번 위치를 비교해보면 명백하다. 손실이 없는 이상적인 상태라면 1번 위치와 7번 위치는 관의 직경이 같으므로 유속이 같고, 그러므로 압력도 같아야만 한다. 하지만 세 번의 실험에서 모두 액주의 높이는 7번이 1번보다 낮았다. 1번 액주와 7번 액주의 높이 차를 손실수두로 볼 수 있다.

참고자료

· 없음