유체역학1 과제 - 평수문에 작용하는 힘-

목차

I. 서론
1. 기본개념
1.1. 평수문
1.2. 평수문의 유출
1.2.1. 자유유출
1.2.2. 불완전유출
1.2.3. 수중유출

II. 본론
2. 평수문에 가해지는 힘
2.1. 기본예제
2.2. 수문의 개방도에 따른 힘의 변화
2.3.수축계수의 도입
3. 평수문에 가해지는 모멘트
3.1. 정수압력분포-가정

III. 결론

IV. 고찰

본문내용

Ⅰ. 서론
1. 기본개념 앞으로 학습하게 될 내용을 이해하기 위하여 새로운 개념의 기본지식을 학습하고 넘어 갈 것이다.
1.1. 평수문
평수문(Sluice Gate)은 물의 흐름을 조정하는 장치로써, 주로 담수화 처리 장치, 광산, 농업지 등에 이용된다. 수문은 지지대를 따라 수직으로 개폐를 하며, 물을 흘려보내거나 가두는 역할을 한다. 아래에 <그림 1-1>은 가장 기본적인 평수문의 단일 3차원 모형을 그려놓은 것이고, <그림 1-2>는 수로에 설치되어서 물의 유동을 제어하는 기능을 하는 평수문의 2차원 단면을 그린 것이다.

<중 략>

2.3. 수축계수의 도입
<그림 1-3>을 보면, 관수로에서 오리피스 부근에서 축류유동이 일어나면서 수축하는 것과 같은 모양새가 평수문을 통과하는 물에서도 나타남을 알 수가 있다. 이 현상을 수축계수를 도입함으로써 예제의 문제를 좀 더 실제유동에 가까도록 해석해보겠다.
예제를 풀 때 하류의 높이인 와 수문의 개방된 높이를 같다고 가정하였다. 그러나 수축계수를 도입하면, 수문의 개방된 높이는 항상 하류의 높이보다 높다는 것을 알 수가 있다. 수문의 개방도에 따라서 수축계수의 값이 변화하지만, 수축계수의 값은 0.6으로 일정하다고 가정하고서 문제를 해석하기로 한다.
또한, 수문이 열림에 따라서 어느정도 열리면, 한계류에 의하여 더 이상 수문과의 접촉이 없기 때문에 수문에 가해지는 힘은 0이라고 볼 수가 있다.

<중 략>

3. 평수문에 가해지는 모멘트
3.1. 정수압력분포-가정
힘 뿐만 아니라 모멘트 또한 공학적 설계에서 자주 활용하는 물리량이다. 그러므로, 평수문에 가해지는 힘을 통하여 모멘트를 구하여보자. 우선, <그림 2-2>를 보면 알 수가 있듯이 수문근방에서의 압력분포는 정확히 정수압력분포를 따르지 않는다. 그렇기 때문에 힘과 모멘트를 정역학적 접근방법으로 다가가면 안된다.

참고자료

· 맹주성·서용권·김경천, 유체역학, 병진
· 최영박·지정환, 최신 수리학, 교학사
· 이재수, 수자원공학, 구미서관
· Dae-Geun Kim, Numerical Analysis of Free Flow Past a Sluice Gate, KSCE Journal of Civil Engineering