[고려대학교] 기계공학실험2 A+ / 5. Bernoulli Experiment

목차

1. 관내 유동에 베르누이 방정식을 적용하였을 때 잘 적용되는가?잘 적용되지 않는다면 가장 큰 오차가 무엇인지, 그렇게 생각하는 이유를 서술하라.
2. 실험 장치의 정확성을 개선하기 위한 방법을 제시하라.
3. 실생활에 베르누이 방정식이 적용된 사례를 서술하라.
4. 추가 자유 서술. (선택사항. 단, 점수에는 반영).

본문내용

유량 8 L/min인 경우에서 평균 오차율이 가장 작으며, 9 L/min case에서 c~f 지점의 오차율은 3~4% 이내로 작은 값을 보이는 것을 확인할 수 있다.

유량이 이론값과 정확히 일치하지 않는 경우에는 그에 따른 오차가 조금씩 존재했으며, 유량이 일치하는 경우(8 L/min)에도 측정한 압력 수두의 값이 이론을 통해 구한 값보다 더 크게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

실험 결과에 오차가 발생하는 이유는 다음과 같이 분석할 수 있다.
첫 번째로 Bernoulli equation을 적용하기 위해서는 ① 정상 상태, ② 비압축성 유체, ③ 비점성 유동, ④ 동일 유 선상에서 성립해야 한다는 조건이 필요하다. 이번 실험 조건에서는 실험에 필요한 유체로 물을 사용하였는데, 물은 점성이 낮기는 하지만 비점성 유동으로 가정하기에는 오류가 존재한다. 실온(20℃)에서 물의 점성은 약 1.0087 cp(centi-poise)로, 펌프와 호스를 지나는 과정에서 압력 손실이 생겼을 가능성이 있다.
펌프가 시간에 상관없이 일정한 유량으로 물을 보낸다면 정상 상태를 가정할 수 있지만, 펌프의 출력이 직선을 그 리며 일정한 출력을 유지한다고 보기만은 어렵다. 따라서 시간에 따른(Transient) 변화 등으로 인해 관측 시점마다 속도 수두에 차이가 생겼을 수 있다.
두 번째로는, 압력계 내부에 미세 버블이 남아있을 가능성을 제시할 수 있다.

참고자료

· 없음