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관로마찰 실험 보고서

저작시기 2012.05 |등록일 2013.03.27 한글파일한글 (hwp) | 9페이지 | 가격 2,000원

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목차

1. 실험목적
2. 이론
3. 장치 및 방법
4. 실험 결과
5. 오차 및 분석
6. 결론
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
유체가 관내를 흐를 때 유체의 점성으로 관내에 마찰의 발생으로 에너지가 손실된다. 이러한 손실은 관의 길이와 형태에 따라 주손실과 부손실로 나타나게 된다. 또한 관내 유동의 손실은 층류 또는 난류에 따라 달라진다. 이번 실험은 유체관로내의 주손실(major loss)과 부손실(minor loss)을 실험 장치를 통하여 관찰하고, 손실의 의미를 이해한다. 또한 레이놀즈수와 관 마찰계수의 관계를 살펴보고, 유량의 변화에 따른 수두손실을 측정하여 이론과 실험에 의한 결과값을 비교, 분석한다.

2. 이론
⑴ 관내 유동에 대한 이론적 고찰
관내의 유동은 벽에서 점성에 의해 경계층이 발달되어 관의 중심으로 성장하게 된다. 이러한 경계층이 관의 중심까지 성장하게 되면 이 후에는 관내의 유동의 속도 분포가 더 이상 변화하지 않는다고 가정하게 되는데 이를 “완전히 발달된 유동(Fully Developed Flow)" 이라 한다.
입구에서부터 완전히 발달된 유동이 발생하는 위치까지의 거리를 관 입구 길이라고 한다. 관의 직경을 라고 할 때, 층류 유동은 입구길이가 약 60 근처이고, 난류에서는 대략 10와 40 사이에서 FDF가 나타나고, 입구에서의 유동 조건에 따라 차이가 있다. 이러한 경계층의 성장의 벽 근처에서의 속도를 감소시키게 되고 연속 방정식을 만족시키기 위해 관 중심에서의 유동 속도는 증가하게 된다. [그림 1]은 관내를 흐르는 유동의 대표적인 한 예를 모사한 것이다.
관내의 유동을 비압축성, 정상유동으로 가정하고, 관내의 중심에 위치를 유선에 베르누이 방정식을 적용하면 후류로 가면서 속도 분포의 형태가 포물선형 또는 로그함수형이 된다. 일반적으로 관내의 유동에서 층류에서 난류로 천이가 발생되는 레이놀즈수는 관 직경을 특성 길이로 선택하면 약 2300정도이다. 이는 입구의 난류 강도, 조도 등에 따라 변화한다. 레이놀즈수가 증가하면 유동이 불안정해지면서 작은 교란이 생기면 쉽게 난류로 발전하게 된다.

참고 자료

2012, 항공우주 및 기계공학부, 응용공학실험, 한국항공대학교, pp.48-60
Robert W.Fox, 유체역학, Willey, 7th, pp.402-425, 706-711
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