[유체역학실험] 유체관로(주부손실)실험

소개

유체역학실험보고서 입니다. 페이지수가 많으므로 참고하시는데 많은 도움 되실 거에요^^

목차

실험 결과 요약
유 체 공 학 실 험 보 고
1. 실험목적
2. 실험 관련 이론
[1] (Darcy - Weisbach Equation )
[2]관마찰 계수 f의 값
[3] 주손실과 부손실 실험식
3. 실험 장치 및 방법
3.1 실험 장치
3.2 실험 방법
4. 실험 결과 및 토의
5. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
유체관로내의 주손실은 직선관 부분의 마찰에 의한 손실이고, 부손실은 파이프 입구, 곡관, 관부속품(pipe fitting)등의 유동손실과 마찰에 의한 손실이다. 관로내의 손실은 층류 또는 난류에 따라 달라진다. 본 실험은 유체관로내의 주손실과 부손실을 관찰하고 그의 측정법을 숙지하며, 손실의 의미를 이해한다. 또한 유량의 변화에 따른 수두손실을 측정하여 Darcy 마찰계수를 구한다.
2. 실험 관련 이론
[1] (Darcy - Weisbach Equation )
아래와 같은 관 흐름에서 에너지의 유출입 관계로서 방정식을 세워보자.
가 된다. 이를 유체의 에너지 항으로 바꾸어 주면,
이 된다. 또는 압력에 관한 방정식으로 쓰면,
이 된다. 여기서 또는 를 구하는 것이
유체 마찰손실이며, 다음과 같이 나타내어지는 Darcy - Weisbach Equation으로 구할 수 있다.
(
여기서 f : 관마찰계수 (Re수와 상대조도의 함수이다.)
l, d : 원관의 길이 및 직경
v : 원관내의 유체의 속도
[2]관마찰 계수 f의 값
(1) 층류인 경우 (Re<2000) [Re수]만의 함수가 된다.
하겐-포와제유 방정식으로 구하는 것인데, 이를 다시 방정식으로 구할 수도 있다. 이 방법 은 하겐-포와제유 방정식과 동일한 결과가 나오도록 다시 방정식의 관마찰계수를 만들면
된다. 즉, 하겐-포와제유 방정식 을 와 등치시키면,
에서 이 되고, 여기서를 대입.
따라서 층류인 경우 로 잡아주면 동일한 결과가 된다.
즉, 와 가 동일한 결과라는 것이다.
(2)난류인 경우 : (Re>4000) [Re수]와 [상대조도]의 함수가 된다.
1) 상대조도
- 관벽의 조도(roughness) : 관벽의 거칠기
fig2에서 e로 표시한 부분이다.
- 상대조도 : (관의 내경에 대한 관의 거칠기 비로 무차원이다)
(관의 상대조도가 작을수록 손실이 커질 것이라는 것을 알 수 있다)
- 층류인 경우 관벽의 조도는 손실에 크게 영향을 미치지 않지만,
난류인 경우에는 관벽의 상대조도는 Re수와 함께 손실의 크기를 결정하는 요인이 된다.

참고자료

· 박길문, 이형남, 유영태, 2000, 실험유체역학, 보문당, 111~139
· 고영하, 정경섭, 2000.2.29, 신편유체역학, 보문출판사, 173~185
· Robert W. FOX & Alan T. Mc Donald, 1998, Introduction to Fluid Mechanics 5th