열유체공학실험 - 오리피스의 유속계수 측정 실험 보고서

목차

1. 실험목적
2. 이론적 배경
3. 실험관련 이론
4. 실험장치
5. 실험방법
6. 실험결과
7. 고찰

본문내용

실험목적
작은 오리피스에서 속도 계수를 실험적으로 구한다.

이론적 배경
그림과 같이 물이 담겨있는 수조에서 수면으로부터 깊이가 h인 곳에 있는 작은 구멍(orifice)으로부터 물이 분출되고 있을 때, 수면 ①과 오리피스 출구 ②에 베르누이 정리를 적용하여 분류의 속도를 구할 수 있다.
오리피스를 통하여 분사되는 분류의 속도 는 다음과 같다.
윗 식에서 용기의 크기가 충분히 크다면 이고, 또한 용기가 개방되어 있으면 압력이 같으므로 (대기압)가 된다. 그러므로 분류의 속도 는 다음과 같이 표시된다.
이 관계식은 이탈리아의 Torricelli가 처음 유도한 것으로서 이것을 Torricelli 정리라 한다.
그러나 실제의 유속 는 위의 식 보다 작은 값을 나타내므로 실험적으로 구해지는 보정계수 를 고려해서 다음과 같이 나타낸다.
여기서 는 오리피스(orifice)를 통과하는 이론적인 속도 에 대한 분류의 수축단면의 속도와 비율이다.
속도 는 분류(jet)의 한 점의 속도로 표현된다. 그러므로 로 도표 그림에서 얻을 수 있다.
시간 는 오리피스 중시부터 수직으로 수두의 높이가 까지 변하는데 소요된 시간이며 분류(jet)를 구성하는 작은 물 입자와 사이에는 이다.
그러므로 의 관계가 성립한다.
이 시간 동안 물 입자가 이동한 거리 는 다음과 같이 표시한다.
오차가 있다면 이는 에 대한 대신에 에 대한 을 그릴 때 나타나는 것이다.
단 여기서 측정한 의 값은 수축단면이 되어야 한다.

실험 관련 이론
그림과 같이 물이 담겨있는 수조에서 수면으로부터 깊이가 인 곳에 있는 작은 구멍(orifice)으로부터 물의 분출되고 있을 때, 수면 ①과 오리피스 출구 ②에 베르누이 정리를 적용하여 분류의 속도를 구할 수 있다.

참고자료

· 없음