오리피스 실험 보고서 유체역학 orifice

목차

1. 실험 제목

2. 실험 목적

3. 이론적 배경
3.1 오리피스
3.2 베르누이 정리
3.3 오리피스에 대한 베르누이 정리의 적용

4. 실험 기구 및 실험 방법

5. 실험 결과 정리

6. 고찰

7. 참고문헌

본문내용

1. 실험 제목
오리피스 사출경로 실험

2. 실험 목적
실험을 통해 오리피스의 구조를 이해하고 베르누이 정리와 토리첼리 정리를 확인하고 오리피스 사출경로 실험에서 어떻게 이용되는지 알아본다. 수두에 따른 사출수맥 경로를 측정하고 수축계수, 유속계수 및 유량계수를 실측하여 이론값과 비교해본다.

3. 이론적 배경
3.1 오리피스
오리피스 유량계에서 오리피스란 물탱크의 벽 또는 밑 부분에 설치된 유출구 이다. 물탱크의 수면에서부터 오리피스 중심까지의 깊이와 오리피스의 단면적 을 비교했을 때, 수심의 변화가 거의 없는 것은 작은 오리피스이고, 수심의 변화가 큰 것은 큰 오리피스이다.

우리가 실험한 유량계의 오리피스는 오리피스 중심까지의 거리에 비해 단면 적이 작아 수심의 변화가 거의 없던 작은 오리피스이다. 이 경우 물이 유출할 때 오리피스를 통한 흐름의 에너지 손실을 무시하고 자유 수면과 오리피스에 베르누이 정리와 토리첼리 정리를 적용한다.

3.2 베르누이 정리
정적인 상태에 있을 때 압력은 높이와 유속에 관계되는데, 이상유체의 흐름에 관한 압력, 유속 그리고 높이와 관계된 방정식을 베르누이 방정식이라 부르며 이는, 펌프의 작동과 수력 발전, 비행기의 비행의 원리를 이해하는 기본원리 이다.
질량을 가진 모든 물체는 운동 에너지(Kinetic Energy), 위치 에너지 (Potential Energy), 내부 에너지(Internal Energy)를 갖는다. 그러나 유체 역학에서 사용하는 액체의 경우 비압축성 유체로 가정하기 때문에 내부에너지를 저장하기 위한 탄성에너지는 무시할 수 있으므로 내부에너지가 제외된다. 더불어 물체가 고유하게 보유하고 있지는 않지만 유체가 유동하면서 그 시점에 유체가 갖는 압력에 의해 비로소 발생하게 되는 압력에너지가 고려되어야 한다. 즉, 베르누이 방정식에서 고려하여야 할 에너지는 압력에너지, 운동에너지, 위치에너지로 모두 세 가지이다.

참고 자료

서규우·박성천, 「수리 및 수문실험」, 구미서관, 2002, pp.98~pp.106.
지정환, 「수리실험의 기초원리와 방법」, 신광문화사, 1998, pp.66~pp.70.
김민환 외 3명, 「수리학」, 신광문화사, 2002, pp.125~pp.130.