3. 마찰 계수 측정

목차

1. 실험목적
2. 기본이론
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 고찰

본문내용

●실험 제목
마찰 계수 측정 실험

●실험 목적
원관 내 유체유동의 마찰계수를 Reynolds 수()의 함수로 측정

●실험 이론

▶ 베르누이 방정식 (Bernouill Equation)
유체가 유선을 그리며 흐를 때, 두 점 A와 B의 높이 그리고 두 점에서의 압력과 흐르는 속도 사이의 관계를 두 점에서 역학적 에너지가 보존됨을 바탕으로 수식으로 나타낸 것을 가리킨다.

그러나 베르누이의 방정식은 비압축성 유동에 대해서만 유효하다. 대부분의 경우 액체는 그 밀도가 일정하다고 생각할 수 있다. 따라서 이런 경우 액체는 비압축성이고, 그 유동은 비압축성 유동으로 생각할 수 있다. 기체의 경우는, 그 유동 속도가 매우 낮아 유선에 따른 기체의 밀도 변화가 무시할 만큼 작은 경우에 비압축성으로 간주할 수 있다.

베르누이 방정식을 적용하기 위해서는 다음과 같은 가정이 만족되어야 한다.
﹡유체는 비압축성이어야 한다. 압력이 변하는 경우에도 밀도는 변하지 않아야 한다.
﹡유선이 경계층(boundary layer)을 통과하여서는 안 된다.
﹡점성력(viscous force)이 존재하지 않아야 한다.
﹡시간에 대한 변화가 없어야 한다(정상상태, steady state)
▶ Navier-Stokes 방정식
점성을 가진 유체에 대한 일반적인 운동방정식이다. 이 방정식을 이용하여 점성이 전혀 없는 완전유체와 관련된 문제부터 경계층의 난류 발생 현상까지 다룰 수 있다.

▶ 레이놀즈 수 ()
1883년에 영국 맨체스터대학교 교수인 Reynolds가 창안한 수로서 유체의 입자가 서로 층을 이루면서 선적으로 미끄러지는 층류와 서로의 유체입자가 불규칙 운동을 하면서 상호간에 격렬한 운동을 일으키는 난류를 구분하는 무차원수이다.

참고 자료

유체 역학, Bruce R. Munson, Wiley.
열 역학, 7th Edition, Claus Bornakke & Richard E Sonntag. Wiley.
열 전달, 7th Edition, Incropera, Dewitt, Bergman교보문고.
홍익대학교 기계시스템공학실험 강의록
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