관내유속분포 기계 실험 레포트

소개

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목차

1. 실험목적
2. 이론
3. 실험장치 및 방법
4. 실험결과 및 고찰
5. 결론
6. 참고문헌

본문내용

실험목적

본 실험의 목적은 매끈한 원형관 내에서의 난류 유동의 속도 분포를 측정하여 봄으로써 피토관의 사용법을 익히고, 난류 유동에서의 벽 근처 속도분포에 대한 이해를 깊게 하는 데 있다.

이론

비압축성 유체가 원형관 내를 층류로 유동할 대의 속도분포는 다음과 같다.

v`=`v _{c} (1- {r ^{2}} over {R ^{2}} )`=`v _{c} [1- {(R-y) ^{2}} over {R ^{2}} ] (1.1)

여기에서 vc는 관 중심에서의 유속, R은 관의 반경, v는 관중심으로부터의 거리가 r인 곳에서의 유속, 그리고 y는 관 벽으로부터의 거리인 R-r을 각각 표시한다.

한편 난류 유동의 경우 유속의 분포를 이론적으로 구하기는 매우 어렵다. Nikuradse는 조직적인 실험을 통하여 매끈한 원형관 내를 난류 유동하는 유체의 속도분포가 다음과 같이 표시됨을 밝혔다.

{v} over {v _{c}} `=`5.50+ {1} over {k} ln {vy} over {nu } =5.50+ {2.30} over {k} log {vy} over {nu } (1.2)

여기에서 는 유체의 동점성계수이고 k는 Karman 상수로 알려져 있으며, 그 값은 0.41이다. 또 v?는 마찰속도(friction velocity)라 불리며, 다음과 같이 정의된다.

v*`=` sqrt {{tau _{0}} over {rho }} (1.3)

여기에서 0는 관 벽에서의 전단응력, 는 유체의 밀도이다.

실험장치 및 방법

1.실험장치

실험장치의 개략도는<그림 1.1>와 같다. 공기는 관의 좌단에서 흡입되어 우단에 설치된 송풍기를 통하여 배출된다. 관 입구에는 유량 측정을 위한 포물선형유동노즐이 있고, 출구쪽에는 유속 측정을 위한 피토관이 투명관 안에 설치되어 있으며, 이 사이는 관 벽이 매끈한 원형 황동관으로 연결되어 있다. 또 관을 따른 압력강하와 송풍기 입구 및 출구에서의 압력을 측정할 수 있도록 1번에서 16번까지의 압력공이 관로에 설치되어 있고, 이들과 연결해서 사용할 다관액주계와 경사액주계가 별도로 준비되어 있다.

피토관은 부착된 피토관 이송기구(traversing mechanism)의 다이얼을 돌림으로써 상하로 이동시킬 수 있게 되어 있다. 다이얼을 1회전시키면 피토관은 2mm 이동한다.

참고자료

· 기초 유체역학/ 건기원/ 김영효외 3명
· 유체역학/ 반도출판사/ 부정숙외 3명
· 유체역학/ 사이텍미디어/ 김경호외 4명
· http://www.scienceall.com/
· http://naver.com
· http://www.wikipedia.org/
· http://www.seohaeair.co.kr/s-school-flyi-3.php