(B-2조)(토목공학과 200502975 이훈용)실습일2010.03.22실험제목함수비 실험기구 및 재료1. 함수비 통 : 용량 50cc정도로서 물로 소제하기 쉬운 초자제품, 뚜껑은 없어도 된다.2. 저 울 : 용량 4kg - 감도 0.01g을 주로 사용한다.3. 건 조 로 : 110±5℃로 18시간 이상 유지가능4. 데시케이터 : KS L2306에 규정된 D340~500정도로서 실리카 겔이나 염화칼슘 따위 의 흡습제가 들어 있는 것5. 기 타 : 면장갑, 개인 휴대용 계산기, 시험 성과표 등이론적배경(기초지식)1. 흙은 연속체가 아닌 복합 재료로써 토립자, 물, 공기로 구성되어있다. 채취한 흙의 체적은 토립자의 부피와 간극의 부피의 합이며, 흙의 무게는 토립자의 무게와 물의 무게의 합이다. 공기의무게는 무시할 수 있기 때문에 생략한다.2. 흙의 성질은 그 속에 포함되어 있는 물의 양이 많고 적음에 따라 크게 변한다. 따라서 흙에 포함되어 있는 수분을 정량적으로안다는 것은 흙을 공학적으로 판단하는데 있어서 매우 중요하다.3. 함수비는 흙속에 포함되어 있는 물의 양을 나타내는 척도이며 보통일 때 흙으로부터 제거 할 수 있는 물의무게와 순수한 흙의 무게의 비를 백분율로 표시한다.실험목적흙은 보통 토립자와 물 공기로 이루어져 있다. 흙에 포함된 물의 양에 따라 흙의 공학적 성질이 완전히 달라진다. 때문에 흙에 물이 얼마나 포함되어 있는지를 나타내는 함수비를 아는 것이 흙을 이용하기 위해서 매우 중요하다. 또한 함수비를 알면 여러 가지 공식들에 의하여 흙의 함수비를 이용하여 여러 가지 계산을 통해 흙의 기본적인 특성들을 알 수 있다.실험절차1. 저울의 ‘0-눈금’을 확인?조절한다.2. 용기의 무게를 측정한다.3. 용기에 젖은 흙을 담는다.4. 2번의 용기의 무게를 측정한다.5. 2번의 용기를 항온 건조로에서 24시간 동안로 건조시킨 후 데시케이터 안에서 식힌다.6. 식힌 후 용기의 무게를 잰다.7. 다음 식에 의해 함수비를 계산한다.∴물의무게=4번의 무게-6번의 무게건조시킨 흙의 무게=6번의 무게-2번의 무게적용사례? 다짐을 하여 흙이 얻을 수 있는 흙의 가장 조밀한 상태를 건조단위 중량이라 하는데 가장 큰 건조단위 중량을 알기 위해서는흙의 함수비를 알아야 한다.? 최적함수비란 가장 큰 건조단위 중량을 낼 때의 흙의 함수비인데 흙의 투수계수는 최적함수비보다 약간 큰 함수비에서 최소가 된다. 흙 댐의 심벽등 차수목적으로 흙을 다질 때에는 약간 습윤측 다짐을 하는 것이 좋다.? 최적함수비보다 약간 건조하게 하여 흙을 다지면 흙은 최대의강도를 발현한다.? 흙은 쓰이는 용도에 따라 함수비를 조절해야 하기 때문에 함수
일반적으로 어떤 구조물을 설계를 할 때는 구조적인 관점과 미적관점도 함께 고려한다.물론 원자력 발전소나 댐 등에는 미적관점의 고려가 적지만 이 두 가지가 함께 고려돼야 한다.구조적인 관점을 고려를 할 때는 해석 즉, 분석을 해야 한다. 설계단계에서 정한 구조물의 형태나, 재료를 가지고 실제로 구조물을 만들었을 때 이것이 안전한지, 하중을 받았을 때는 어떤 거동을 하는가 등을 생각해야 한다. 간단하게 설계자가 생각했던 하중이 구조물에 작용했을 때 구조물에게 있어서 가장 불리한 상태에 있을 때 에도 안전한지를 검증해야 한다. 예전에는 사람들이 일일이 손으로 계산을 했지만 컴퓨터 기술이 고도로 발전된 현재에는 많은 프로그램 등을 이용하여 복잡한 구조물도 작은 오차범위 안에서 해석을 할 수 있게 되었다. 프로그램이 아무리 발달이 되었다고 하더라도 컴퓨터도 인간과 마찬가지로 실수를 할 수 있기 때문에 구조역학 과목을 수강하여 기본적인 이론을 알고 있어야 컴퓨터가 계산한 값이 정확한 값인지 실수한 값인지를 알 수 있다. 구조해석 프로그램의 종류와 특징은 다음과 같다.SAP20001) 기능범용구조물 정해석, RC 단면설계, 철골단면설계, 이동하중 하의 교량해석 비선형해석2) 특징? ONE-STOP 계산기존의 SAPIN(그래픽 전처리), 계산, SAPLOT(그래픽 후처리) 3단계과정으로 분리되어져 있던 모듈이 하나의 화면에서 통합처리 됩니다. 뿐만 아니라, 철골 및 RC단면에 대한디자인도 필요시 연이어 처리할 수 있습니다.? AUTOCAD DXF 인터페이스(IMPORT & EXPORT)종래에는 결과도(변형도, BMD, SFD)를 SAPLOT에서 DXF 파일로 생성만 되었지만Autocad에서 작성한 화상(점, 선, 면)이 SAP2000 에서 읽혀질 수 있습니다.? 막강한 TEMPLATE 기능교량(연속교, 라멘교 등), 건물, 송전탑, 슬래브, 원통 및 구형탱크등 일상적으로 사용되는 구조물에 대해서 형식이 입력되어져 있어서, 단 한 번의 명령으로 3차원 모델링을크기와 모양을 변화해 가며, 간편히 모델링 할 수 있습니다.? 확대, 축소 및 이동 (PAN)화상에 대해서 모델링 및 결과도식 중 자유롭게 확대, 축소 및 이동을 간편히 할 수 있습니다.? VIEW3차원 공간상의 구조물에 대해서 자유로운 VIEW POINT를 가질 수 있으며, 평면, 입면,측면도에 대한 임의단면에 대해서 손쉽게 단층도식이 가능합니다. 또한, 특정 VIEWPOINT에 대해서는 이름을 부여하여 저장한 후 원하는 때에 원하는 VIEW POINT로 도식 할 수 있습니다.? 다중화면 (MULTI VIEW WINDOWS)다중화면처리를 통해 3차원 형상과 XY, YZ, ZX 3가지 2차원 단면도에 대해서 한눈에볼 수 있으므로, 형상 모델링 및 결과 분석이 간편합니다.? SELECT 및 UNSELECT물성치, 하중(절점력, 부재력), 경계조건 재하시 그리고 절점이동, 부재생성 및 삭제를 위해서는 대상(절점, 부재)에 대한 선택 및 선택취소기능이 필요 됩니다. 특히 3차원 복잡한형상모델링시 더욱 요구됩니다. 이에 대해 POINT, WINDOWS, INTERSECTING LINE에 의한 편리한 선택기능을 가지고 있습니다.? UNDO 및 REDO전에 행해진 명령에 대해서 제한 없이 UNDO 및 REDO가 가능합니다.? CUT, COPY, PASTE 및 REPLICATE일반적인 EDITOR나 WORD PROCESSOR에서 이용되는 CUT, COPY, PASTE기능과같이 생성된 모델의 한 부분에 대해서 이동 및 복사가 자유롭습니다. 또한, REPLICATE를 통하여 직교좌표계뿐 아니라 원통좌표계에 의한 2회 이상의 반복복사가 가능하며MIRRORING기능도 제공됩니다.? 부재 분할 및 연결(DIVIDE FRAME, JOINT FRAME)기존의 부재에 대해서 지정된 개수 및 비율로 쪼갤 수 있으며 다시 연결할 수도 있습니다. 또한, 임의의 부재가 교차되어져 있는 경우도 교차점을 자동으로 찾아 분리할 수도있습니다. 상기 기능은 복잡한 3차원 PLANT 구조물에서 유용할 것입니다.? 절점이동(MOVE) 및 중첩(MERGE)기존에 생성된 절점에 대해서 간편히 이동을 시킬 수 있으므로 모델링이나, 형상의 변형이 간편합니다. 또한 사용자가 정한 일정한 범위 내에 가깝게 인접한 절점에 대해서 절점자동 중첩기능이 있습니다.? 다중화면(MULTIPLE VIEW WINDOWS)다중 화면처리를 통해 3차원 형상과 XY, YZ, ZX 3가지 2차원 단면도에 대해서 한눈에볼 수 있으므로 형상 모델링 및 결과 분석이 간편합니다.? 단면모양을 표현한 도식(EXTRUSIONS)H형강, DOUBLE ANGLE, CHANNEL등 각종 단면형상에 대해서 등단면뿐 아니라, 부등단면에 대해서도 실지 모양대로 도식 가능합니다. 따라서 종전의 요소좌표에 의한 도식만으로 체크했을 때 사용자의 오류가 일어날 수 있었지만, 실지 단면형상 도식기능을통해서 단면배치의 오류를 원천적으로 제거 할 수 있게 되었습니다. 또한, 실지 단면형상 도식은 전체형상에 대한 직관적인 이해를 줄 수 있으므로 멋있는 출력물이 될 것입니다.? FRAME 요소좌표계의 간편성SAP90에서는 FRAME DATA BLOCK의 LP=n1, n2항에서 요소좌표계를 표현하였습니다. 이는 초보자들이 이해하기에 어려웠으며 사용하기에 불편했던 표현방식이었습니다.이를 SAP2000에서는 단순히 요소 1번 축에 대한 ANGLE로써 간편히 표현하였습니다.? 문자 LABEL절점, 부재, 단면치, 하중등에 대해서 숫자 라벨뿐만 아니라, 문자 LABEL이 가능합니다. 즉, 부재에 대해서 1STG5(1층 거더5), 5THC8(5층 기둥8), 7P2(7번 교각의 2번째부재)등의 라벨링이 가능합니다. 이는 OUTPUT 결과분석 시 이해력을 증대시킬 것입니다.? 경가지지 및 경사절점력경사지지 및 경사절점력이 가능합니다.? 절점의 국부좌표계절점에 대해서 국부좌표계를 정의할 수 있습니다. 따라서 절점에 가해지는 절점력, 경계조건, 스프링, 질량 등이 국부좌표계로 입력 가능합니다.? SHELL요소에서 면외 전단력축력(F11, F22), 면내 전단력(F12), PRINCIPAL FORCE(FMAX, FMIN), VON MISESFORCE(FVM), 모멘트(M11, M22), TORSION(M12)에 대한 CONTOUR 도식뿐만 아니라 면외전단력(V13, V12)에 대해서는 CONTOUR 도식이 가능합니다. 또한, SAP90에서는 IDDLE POINT에서만 출력되었지만 SAP2000에서는 SHELL부재의 4절점에서 모두출력됩니다. 면외전단력은 전단철근 배근량 계산에 필요 되는 중요한 결과 치입니다.? 하중항의 분리SPAN하중, PRESSURE하중 등이 부재(FRAME, SHELL등)의 데이터 블록에 기술되어있어서 상당히 복잡했었지만, SAP2000에서는 별도의 LOAD 데이타블럭이 있어서 종래의복잡함이 제거되었습니다.? SHELL요소에서의 UNIFORM LOADSAP90에서는 POTENTIAL 데이타블럭에 있어서 압력을 절점에만 요소면에 수직방향(LOCAL 3)으로 재하 했었습니다. 하지만 SAP2000에서는 요소좌표계(LOCAL1, 2, 3)뿐아니라 전체좌표계(GLOBAL X,Y,Z)방향에 대해서 절점이 아닌 요소에 등 분포압력을재하 할 수 있습니다.? ON-LINE HELP 기능문자뿐아니라, 화상에 의해 SAP2000의 기능을 기술했습니다. 목차, 색인, 단어찾기등으로 사용자가 보고자 하는 내용을 빨리 찾아 볼 수 있도록 하였습니다.? GROUP JOINT FORCE임의의 절점들의 모임을 GROUP으로 정의한 후 절점집합체(GROUP)에 대한 전체좌표계의 합력을 출력 할 수 있습니다.? 비디오 출력(HISTORY VIDEO)시간이력해석에 대한 변형도에 대해서 실시간 (REAL TIME)으로 VIDEO AVI 파일을생성시켜 실지 구조물의 움직임을 관찰할 수 있습니다.? QUICK INFORMATION마우스의 오른쪽 버튼을 통하여 모델링 과정에서는 절점 선택 시 절점에 대한 절점번호,좌표, 경제조건, 국부좌표, CONSTRAINT, 질량 등에 대한 모든 입력 자료를 볼 수 있으며, 부재 선택 시에는 부재에 대한 모든 정보를 바로 화면출력 할 수 있습니다. 그리고 결과분석 과정에서는 절점 선택 시는 절점의 변위, 부재 선택 시에는 부재내력에 대한 정보를즉시 받아 볼 수 있습니다.? 사용자 정의 결과 출력파일 ( .OUT)기존의 F3F, FEF, SOL, DSP 파일로 분리 출력되었던 결과파일이, OUT파일로 통합되었습니다. 또한 사용자가 출력파일에 대한 내용(원하는 하중에 대한 변위, 반력, 스프링반력, FRAME FORCE, SHELL RESULTANTS 및 STRESS 등)에 대해서도 선별하여출력할 수 있습니다. 계산실행 후 생성될 수도 있지만 임의의 원하는 시점에도 자유롭게생성 가능합니다.? 하중치, 모멘트도, 전단력도, 반력도에서의 숫자표기기존 SAP90에서는 안되었던 숫자표기가 가능합니다.? DESIGN GROUP철근 콘크리트 및 철골단면에 대한 설계에서 특정 부재들을 GROUPING하여 GROUP별로 최적부재를 찾아낼 수 있습니다.? 비선형기능(GAP, HOOK, DAMPER, PLASTIC, ISOLATOR 부재추가)틈이 있는 GAP부재, 인장력만 받을 수 있는 HOOK 부재, 속도에 비례하여 반력이 커지는 DAMPER부재, 항복응력 도달시 강성이 없어지는 PLASTIC 부재, 지진에 의해 지반의 거동을 구조물에 미치지 않도록 단락시키는 ISOLATOR 부재 등은 재료비선형 부재로서 새롭게 추가된 비선형 기능입니다. 이는 지진에 대한 내진장치로서 선진외국에서는이미 구조물에 많이 사용되고 있습니다. 따라서 미국 UBC에서는 이미 ISOLATOR를 고려한 내진설계기준이 만들어져 있습니다.? FNA(FAST NONLINEAR ANALYSIS)이론비선형 동적해석은 무척 많은 계산시간을 요구합니다. 빠른 계산을 위해 미국의 U. C.BERKELY 대학의 WILSON교수는 FNA이론을 정립해 왔습니다. 따라서 보다 빠르게 비선형 동적해석수행이 가능합니다. WILSON교수는 SAP4, SAP6, NONSAP을 개발한 저
- Reynolds수 -1. 실험목적Reynolds 실험 장치를 이용하여 관을 통과하는 유체의 흐름 모양을 시각적으로 관찰하여 층류(laminar flow)인지 난류(turbulence flow)인지 천이영역인지를 파악한다. 또한 각 영역에서 평균 유속의 측정으로부터 Reynolds수를 계산하고 실험기구의 조작 방법을 습득한다.2. 기본이론① 유체의 속도가 작을 때는 유체는 측방혼합(lateral mixing)없이 흐르는데 이를 층류(laminar flow)라 한다. 반면에 속도가 증가하면 측방혼합이 일어나서 소용돌이(eddy)가 생성되는데 이를 난류(turbulence flow)라 한다. 층류와 난류사이의 영역에서의 흐름 상태를 전이영역 흐름 상태라고 한다. 유체의 흐름형태는 레이놀즈 실험 장치를 이용하여 육안으로 관찰할 수 있다. 즉, 관속을 흐르는 물속에 액체물감(잉크)을 가늘게 흘러 보내면, 층류 영역에서는 물감줄기가 흐름에 따라 흩어지지 않고 흐르지만 유속이 증가하여 임계속도(critical velocity)에 도달하면 물감의 줄기가 파형이 되고 점차 흩어져서 관내 단면 전체에 퍼져서 난류흐름상태가 된다. 이와 같은 실험기법을 Flow Visualization이라고 한다. 일정온도와 압력에서 전단응력과 전단 율에 대해서 선형관계로 표현되는 뉴턴 유체(Newtonian fluid)에 대한 흐름형태는 레이놀즈수로서 표현할 수 있다. 그러나 비 유턴 유체(non-Newtonian fluid)는 전단 율(rate of shear)과 무관한 단일 점도 값을 가지지 않으므로 뉴턴 유체에서 정의된 레이놀즈수를 적용할 수가 없다.② 실제유체가 가지는 점성효과는 흐름을 두 가지의 서로 전혀 다른 흐름형태로 만든다. 즉, 실제유체의 흐름은 층류(laminar flow) 와 난류(turbulence flow)로 구분된다. 층류에서는 유체입자가 서로 층을 이루면서 직선적으로 미끄러지게 되며 이들 층과 층 사이에는 분자에 의한 운동량의 변화만이 있을 뿐이다. 반면에 난류는 유체입자가 심한 불규칙한 운동을 하면서 상호간에 격렬한 운동량의 교환을 하면서 흐르는 상태를 말한다.구 분유체의 흐름형태Reynolds Number층 류규칙적인 흐름R < 2000천이구역층류와 난류사이 진동하는 흐름2000 < R < 4000난 류불규칙적인 흐름R > 40003. 실험기구① Reynolds 실험장치② 착색 액③ 초시계④ 유량을 측정할 수 있는 용기(비커)4. 실험절차물탱크 내에 나팔 형 입구를 가진 긴 유리관을 설치하고 이 유리관의 끝부분에는 관내의 유속을 조절할 수 있는 밸브를 장치하였다. 아주 가느다란 관을 유리관의 중심에 위치시키고 착색 액을 공급할 수 있도록 하였다. 색소를 유리관내로 주입시키면서 밸브를 조절하여 그 때의 색소의 흐름을 관찰하고 사진 촬영을 한다.Reynolds 실험 장치에 물을 가득 채워 수위를 일정하게 유지시킨다. 수조 위에 잉크주입 용기에 잉크를 채운다. 유량조절 밸브를 조절하여 수조 내의 물이 외부로 흘러나갈 수 있도록 유량 조절을 하여 유출시킨다.잉크 주입 콕을 열어 용액이 측정 관에 흘러 그 흐름 상태를 관찰한다. 흘러 떨어지는 물을 받아서 유량을 정하고 동시에 유출 시간을 측정한다. 유량조절 밸브를 서서히 열어 유량을 변화시키면서 흐름의 상태를 반복하여 관찰한다.5. 실험 결과 및 계산실 험 일2010.4.6수온20℃물의동점성계수1.007×관의직경D=0.022m관의단면적A=3.80×10-4NO.v(ml)v()t(sec)Q=v/t(㎥/sec)V=Q/A(m/s)175523.063.274×0.0862270023.213.016×0.0794374033.522.208×0.0581NO.Re=VD/υ사 진비 고11883.217층류21734.657층류31269.315층류6. 고 찰이번실험은 잉크의 유량과 흘러가는 모양을 관찰함으로써 층류, 천이영역, 난류를 식을 세워 직접 증명하였다. 하지만 육안으로 확인할 때와 실험값이 다르게 나왔다.
Orifice 실험1. 실험목적물이나 또는 기타유체가 예연공이나 위어를 통해 흐를 때 유량은 이상유체가정 하에서의 값에 비해 상당히 작아지게 된다. 이와 같은 유량의 감소는 오리피스나 위어 타점에서의 수맥의 수축현상으로 인해 에너지의 손실을 발생할 뿐 아니라 유속분포가 균등하지 않기 때문에 일어난다. 따라서 오리피스공 실험을 통해 수조의 밑바닥에 설치된 예연공을 통해 대기 중으로 물을 방출할 때 유량의 감소, 수맥의 수축 및 에너지 손실의 정도를 측정하고자 한다.2. 이론적 배경수조는 오리피스의 크기에 비해 대단히 크기 때문에 수조 내 물의 유속은 오리피스 부근을 제외하고는 거의 무시할 수 있다. 그러나 오리피스 주위에서는 흐름이 오리피스 중심으로 가속되어 수맥은 유선의 만곡으로 인해 유선형으로 수축된다. 이와 같은 수축으로 인한 흐름 단면적의 감소는 오리피스 직경의 절반되는 위치에서 최대가 되며 이러한 단면을 수축단면이라 한다. 오리피스 아래의 수맥표면에서의 압력은 대기압이며 수맥 내부의 압력은 수축단면에 이르기까지는 대기압보다 높으나 수축단면에서는 대기압이 된다. 오리피스를 통한 흐름의 에너지 손실을 무시하고 수면과 밑면의 단면사이를 베르누이방정식을 쓰면,그런데, 두 단면에서의 압력은 대기압이고 유속은 0으로 간주할 수 있으므로 위의 식은여기서,는 두 단면 사이의 위치수두차로 H로 표현할 수 있다.따라서 위의 식은 다시로 표현할 수 있습니다. 오리피스를 통한 실제의 흐름은 에너지의 손실이 있으므로 수축단면에서의 유속는 이론적인 유속보다 실제로는 작은 값이며 이는 피토관으로 측정되는 전수두로부터 계산될 수 있다.따라서가 오리피스를 통해 발생하는 수두손실을 표시하며 유속비를 유속계수라 부른다.유속계수와 비슷한 방식으로 수축계수는 오리피스의 단면적에 대한 수축단면의 면적비로 정의된다.한편, 유량계수는 이상유체의 가정하의 유량에 대한 실제유량 Q의 비율로 정의된다.가 되며, 식을 정리하면,즉, 유량계수는 유속계수와 수축계수의 곱으로 표시되며 실험적으로는 측정되는 변화량으로 표시하면,로 나타납니다. 여기서, 유량 Q와 수두 H는 실험적으로 결정되는 양이며 A는 오리피스의 단면적을 표시한 것이다.3. 실험기구① 오리피스② 전자저울③ 스톱워치④ 양동이4. 실험절차① 오리피스가 부착된 수조를 수평으로 정치시키고 오리시르의 직경을 측정한다.② 급수관을 통해 물을 수조 내로 흘려보내서 월류관 수위까지 채우고 월류 관로를통해 미소유량이 항상 월류 되도록 급수밸브를 조절하여 수조 내의 수위를 거의일정하게 유지시킨다.③ 유량계수()의 측정을 위해 수도 H와 그에 상응하는 유량 Q를 실측한다.④ 수두를 측정할 때에는 자를 이용하고, 유량을 측정할 때에는 저울을 사용한다.⑤ 유속계수()의 결정을 위해 피토관을 오리피스 수조 바로 아래의 분출수맥에 위치시켜 동압수두()와 그에 상응하는 오리피스 위의 수두(H)를 측정한다.⑥ 수축계수()의 결정을 위해 수축단면에서의 수맥의 직경을 측정한다.⑦ 다음과 같이 구한 값을 통해 유량계수를 구한다.5. 실험결과1) 계 측구 분`물의 중량시 간오리피스피 토 관직경수두직경수두(m)기 호MtdHdcHc단 위kgsecmmmm16.57.610.020.250.0160.23425.56.100.020.250.0160.21935.55.580.020.250.0160.228452) 계 산구 분실 유량계산유량유속계수수축계수유량계수`기 호QQiCvCcCd단 위/sec/sec---실험식①②③④⑤18.541×6.958×0.9670.640.61929.016×6.958×0.9360.640.59939.857×6.958×0.9550.640.611① Q = M / (× t) (/sec)② Qi = A(/sec)A = π/ 4 ()③ Cv =④ Cc = (dc / d)²⑤ Cd = Cv×Cc= Q/A6. 고 찰오리피스 실험은 실험방법에서는 앞에서 실험했던 삼각위어, 벤츄리 미터 실험과 다르지만, 유량을 구한다는 점에서 서로 공통점이 있다.오차의 이유는 논의한 결과 여러 가지가 있다. 첫째, 다른 조가 실험대의 유량을 조절하면, 우리 조의 실험대의 유량도 변하여 오리피스의 확실한 안정 상태에서 측정을 못하였기 때문에 일어났다고 생각한다. 그리고 호스의 접힘으로 인해 유량을 높여 수압이 올라가면 호스의 접힘이 미세하게 변화하는 것도 하나의 요소라고 생각한다. 둘째, 양동이에 남아있는 물기를 모두 제거하지 못하고 실험을 한 것도 미세한 오차를 일으킨 것 같다. 그 밖에도 오리피스의 완전한 안정 상태에서 실험을 하지 못하였기 때문에 물을 받고 피토관의 높이를 읽을 때쯤엔 변화된 값을 읽게 된 것 같다. 그리고 계산할 때 반올림도 오차를 발생시킬 수 있다고 생각한다.
1.실험 목적베르누이 정리 실험장치는 베르누이 방정식을 이해하기 위한 실험장치로서 베르누이방정식은 유속 및 유량의 측정, 관로유동 해석등 유체역학과 관련된 대부분의 문제를 해결하는데 출발점이 되는 기본 방정식이다.이 실험의 목적은 베르누이방정식 및 이와 관련하여 유체유동 중에 일어나는 에너지 손실, 다시 말하면 역학적 에너지 손실 등에 대한 개념을 이해하는데 있다.,2.기구 및 재료실험기구제원비고수리실험대수조의크기베르누이 정리 실험장치피에조미터관경(순서대로)초시계자3.이론 및 실험 절차1) 베르누이 방정식정류에 대하여는=0 이므로,비압축성 유체의 경우 ρ=const. 이므로 (1) 식을 적분하여 양변에 밀도 ρ를 곱해주면 다음 식과 같다.식(2)의 각 항은 압력 p와 같은 차원을 가지며 p는 정압력,은 동압력, ρpz를 위치압력이라 한다. 또한, (p+ρgz)를 위압이라 부르기도 한다. 식(2)의 각 항을 단위중량 w로 나누면 다음 식을 얻는다.식(3)을 베르누이 방정식이라 하며, 이 식에서는 압력수두,는 속도수두, z는 위치수두 또는 고도수두, H를 총수두 또는 전수두라한다.베르누이 정리는 다음과 같은 조건이 전부 만족할 때만 성립한다.(1) 완전유체의 하나의 유선에 대하여 성립(2) 흐름은 정류(3) 외력은 중력 g만 작용(4) 비압축성 유체에 대하여만 성립(5) 흐름 중 와(vortex)는 없음정류의 하나의 유선상에서 두 점간에 베르누이 방정식을 적용하면 다음과 같다.(4)식은 1차원 정류의 에너지 방정식으로 1738년 프랑스인 Daniel Bernoulli에 의하여 구해진 식으로 동수역학에서 매우 중요한 식이다. 식(4)는 1750년에 Euler가 발표한 운동방정식을 적분하여 Bernoulli정리를 구할 수 있음을 보여준 것이며 에너지 개념에 의하여 유도된 에너지 방정식의 형태가 식(4)와 동일하게 표시되지만 그 의미는 각 항이 단위 무게당 에너지를 뜻하며, 전수두는 총에너지로 나타난다. 식(4)가 Euler의 방정식을 적분하여 구하였으므로 에너지 개념에 의한 유도와는 논리적으로 차이가 있다. 수평기준면으로 위치수두와 압력수두를 연결한 선을 동수경사선이라 하고, z++을 연결한 선을 에너지선이라 한다.이상유체의 유동에서는 수평기준선과 에너지선은 서로 평행하나 실제 유체의 유동에서는 점성에 의한 에너지 손실이 발생하여 경사를 가지게 되고, 식(4)는 다음과 같이 수정된다.여기서, h₁은 손실수두이다.2)의 유도관로 내에 물의 위치수두는 동일하므로이므로, 베르누이 방정식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.연속방정식에 의해3) 실험 절차① 수리 실험대와 베르누이 정리 실험장치를 호수로 연결하여 물 공급을 가능하게 한다.② 전원을 on하여 베르누이 정리 실험장치에 물이 유입되게 한다.③ 피에조미터 첫 번째 관의 공기기포가 다 빠질 때 1.시간을 재고, 2.모든관의 수두를 측정한 뒤, 3.전원을 off한다.④ 수리 실험대 수두에 받아진 물의 수위를 관측?기록한다.⑤ 관측된 실험값을 정리 계산한다.4. 실험 결과 및 계산(1) 피에조미터 단면에서의 이론압력수두차피에조미터 번호()단면별 직경-125.00.4000.0260214.60.6850.220-0.194312.40.8060.423-0.397411.30.8850.613-0.587510.60.9430.792-0.766610.01.0001.000-0.974(2) ()와의 측정회차수위()시간()()1회차2.814.3930002.0310.3000.5482회차2.713.6627502.0640.2750.5243회차2.714.0329002.0090.2900.539(3) 유량계수값의 계산회 차실제유량계산유량1회차203.141192.9351.0532회차206.354184.7211.1173회차200.912189.6921.509(4) 실험 회차에 따른 유량계수 그래프※ 관련 계산식① 실제유량 계산식 :② 계산유량 계산식 :③ 유량계수 계산식 :5. 고찰이번 베르누이정리 장치실험에서는 베르누이 방정식을 이용하여 유량계수 및 에너지 손실량 등의 측량 값을 구하고 그 값을 이론값과 비교하여 해석하기 위해 실시하였다. 실험 자체는 유량측정장치 실험보다 간단한 실험이었다. 하지만 막상 실험을 하는 과정에서 이론적으로 예상했던 현상과는 몇 가지 상이한 현상이 나타나 결과 값 역시 예상했던 범위에서 벗어나는 값으로 측정됐다.이론적으로 유량계수 C값은 09 ~0.99사이의 값을 가지는데 이 값은 실제유량이 계산유량보다 작아야 유량계수 C값이 1.0보다 작아지고 이론적 유량계수에 근접 할 수 있는데, 이번 실험에서는 모두 1.0보다. 크게 계산이 되어 실험과정에서의 오류가 있음을 알 수 있다.
구조역학 프로그램 종류들
평가A+최고예요
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