[기초공학실험] 피토관을 이용한 유속 측정 실험 보고서

소개

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목차

Ⅰ. 서론
1. 실험 목적
2. 배경이론
1) Bernoulli 방정식
(1) 베르누이 방정식
(2) 정체압과 속도측정
2) 관내 유동
(1) 점착조건
(2) Reynolds 수
(3) 입구영역과 완전발달 유동
3) 압력의 측정
(1) 액주계
(2) 경사 액주계
(3) 전자식 차압계

Ⅱ. 본론
1. 실험 장비
2. 실험 방법
1) 유동 각도의 영향 실험
2) 관내 유동의 속도 측정 실험
3. 실험 결과
1) 유동 각도의 영향
2) 관내 유동의 속도 측정

Ⅲ. 결론
1. 개인 분석 및 고찰

Ⅳ. Reference

본문내용

1. 실험 목적
이번 실험은 피토관을 이용해 상황에 따른 유체의 속도 측정을 통해 유체역학의 기본 방정식인 베르누이 방정식을 이해하고 유동의 각도와 거리가 유속에 어떤 영향을 끼치는지 분석하는데 그 목적이 있다. 또한 이 과정에서 피토관의 유속 측정 원리와 마노미터에 대해 이해하고 정압, 동압, 정체압의 의미를 숙지할 수 있다. 부수적인 목적으로는 유속이 벽면과의 거리에 의해 어떤 영향을 받는지 생각해 볼 수 있다.

2. 배경이론
1) Bernoulli 방정식
(1) 베르누이 방정식
베르누이 방정식은 유체가 유선을 따라 이동할 때, 어느 한 점에서 기준점에 대한 높이()로 인한 위치에너지, 압력()의 일을 통한 에너지, 유체가 흐르는 속도()로 인한 운동에너지 합이 다른 점에서의 세 에너지의 합과 같다는 역학적 에너지 보존을 적용하여 수식으로 표현한 것이다. 베르누이 방정식을 유도하는 방법에는 여러 가지가 존재하지만 운동량 방정식으로부터 유도하는 것이 가장 기본적이다. 유도를 위해선 다음과 같은 가정 네 가지가 필요하다.

<중 략>

첫 번째 풍동을 이용한 실험에서는 피토관에서 정압과 정체압의 차이인 동압을 액주식 차압계를 통해 읽고, 베르누이 방정식을 통해 유속을 구하고, 바람이 피토관에 들어가는 유체의 유동각에 변화를 주어 유속과 압력에 미치는 영향을 알아보는 게 주된 목적이었다. 실험 결과를 통해 유속과 압력은 유동과 피토관이 수평일 때 최대이고, 유동각의 절대값이 커질수록 감소하며, 절대값이 커질수록 더 큰 비율로 감소한다는 것 또한 그래프를 통해 알 수 있었다. 즉, 피토관을 이용하여 속도가 최대가 되는 지점을 찾는다면 유동의 방향을 찾을 수 있게 되는 것이다. 유체역학을 응용하는데 있어 유체의 유량값의 정확도를 높이는 것이 중요한데, 유량은 단위시간당 단면적을 통과하는 유체의 부피이고 (차원:) 단면적()에 유속()을 곱하여 구할 수가 있으므로 유속을 정확히 구하는 것이 매우 중요하다.

참고자료

· Robert W. Fox 외 3인, Fluid mechanics 9th edition, Wiley
· ㅇㅇㅇ 교수님, 피토관을 이용한 유속 측정 실험, 2018 기초공학실험 수업자료
· 정압, 정체압, 동압, 점착조건 네이버 지식백과
· Reynolds, wikipedia.org