개수로실험 및 도수실험

목차

【1】실 험 목 적

【2】배 경 이 론

【3】실 험 기 구

【4】실 험 방 법

【5】실 험 결 과

【6】검토 및 토의

【7】 참 고 문 헌

본문내용

)
수로경사 S
수심y
(㎝)
단면적A
(㎡)
윤변 P
(m)
조도계수n
(sec/m1/3)
비에너지E
(m)
1(3cm)
0.028
0.0067
9.8
0.0392
0.596
0.0187
0.124
2(6cm)
0.028
0.0133
5.9
0.0236
0.518
0.0124
0.131
3(9cm)
0.028
0.0200
4.8
0.0192
0.496
0.0111
0.157
4(15cm)
0.028
0.0333
3.8
0.0152
0.476
0.0100
0.211
한계수심 yc = 0.0794m = 7.94㎝
최소비에지 Emin = 0.1191m = 11.91㎝
Q=0.037 ㎥/sec 일 때
No.
유량Q
(㎥/sec)
수로경사 S
수심y
(㎝)
단면적A
(㎡)
윤변 P
(m)
조도계수n
(sec/m1/3)
비에너지E
(m)
1(3cm)
0.037
0.0067
11.7
0.0468
0.634
0.0182
0.149
2(6cm)
0.037
0.0133
7.1
0.0284
0.542
0.0124
0.158
3(9cm)
0.037
0.0200
5.7
0.0228
0.514
0.0109
0.191
4(15cm)
0.037
0.0333
4.7
0.0188
0.494
0.0105
0.245
한계수심 yc = 0.0956m = 9.56㎝
최소비에지 Emin = 0.1434m = 14.34㎝
Ⅱ. 도수실험
실험조건
수문과 바닥과의 거리 : 4cm
수문 하강 후 3초 후 측정
측정거리 : 수문에서 0.9m 지점
수로경사 : S=0(수평수로)
Q = 0.028 ㎥/sec 일 때
NO.
도수전 수심 y1(cm)
도수후 수심 y2(cm)
비에너지손실 E
(cm)
측정값
계산값
1
17.8
11.5
15.4
30.54
2
17
11.4
17.3
22.65
Q = 0.037 ㎥/sec 일 때
NO.
도수전 수심 y1(cm)
도수후 수심 y2(cm)
비에너지손실 E
(cm)
측정값
계산값
1
20.5
12.4
17.3
52.27
2
20.3
12.3
17.7
51.26
3
20.7
12
16.8
62.27
【6】검토 및 토의
위어계수의 산정을 위한 삼각위어에서의 월류부 실험을 실시하면서 개수로 흐름에 대한 실험도 병행하였다.
수리학 강의 시간에도 위어에 대해서 배우긴 하였지만, 소형개수로상으로 직접 다뤄본 적이 없었기에 실험을 하면서 물의 흐름에 대해서 신기하게 생각을 했다. 물의 흐름이 등류로 형성되는 과정이 신기했고 물에 대해서 다시 생각하는 계기를 만들어 주었다.
처음에 가졌던 실험에 대한 부담감과 망설임과는 달리 실험을 하면서 기계를 작동하는 것이나 수심을 측정하는 것등은 별다른 어려움없이 쉽게 진행을 할 수 있었다.
그러나, 미심쩍다거나 아쉬운점이 있다면 모든 측정값이 수작업에 의한 것이어서 결과값에 많은 오차가 있지 않을까 하는 문제였다.
실험을 진행하는데 있어 수동으로 작동하는 것이 아니라 자동으로 수심 및 유량을 측정하는 시스템이 있었으면 하는 바램이 있었다.
개수로내의 흐름이 등류의 상태를 이루었을 때 임의의점에서의 유속과 수심 및 유량을 측정하는 특정 장치가 있었다면 보다 정확한 실험을 할수 있을것이다.
개수로 실험에서는 위어 실험의 경우와 달리 일정한 유량에 대해 경사를 조금씩 변화해 가면서 각각의 경우에 대한 수심과 유속을 측정하였다.
해당 경사에 대해 수심과 유속의 측정은 위어계수 산정을 위한 실험의 경우와 동일하게 시행되었다.
변화하는 경사에 대한 실험이 끝난후 2차적으로 유량을 증가시켜서 반복시행하였다.
실험의 결과값으로 수심과 수로경사를 바탕으로 수로의 조도계수 n값을 산출하였다.
이때, n값의 계산을 위해 사용된 유량은 위어실험에서 위어계수에 의해 계산된 유량이 아닌 월류부에서 측정된 유량을 사용하였다.
n값의 계산결과 앞의 실험결과에서도 보았듯이 각 실험의 경우에 대하여 조금씩 약간의 오차가 발생하였다.
이는 수심 및 유속등 그밖의 실험에 필요한 측정치들이 자동화된 장치에 의한 측정이 아닌 사람이 직접 눈과 손을 이용해서 측정한 값이었기에 이러한 오차가 발생한 것으로 예상된다.
여러번의 반복실험의 결과로 n값을 계산하고, 각각의 경우에 대한 비에너지를 계산하였고 또 유량에 의한 한계수심을 산정하여 수심과 비에너지, 한계수심을 이용, 비에너지 곡선을 그렸다.
마지막 했던 실험이 도수 실험이었는데, 도수실험은 개수로내에 어느정도의 일정한 유량이 흐르고, 수평수로일때에 실험하였다.
개수로내 흐름이 어느정도 안정이된 시점에서 수문을 내려 도수(Hydraulic jump)를 발생 시켰다.
이때 도수 전과 후의 수심을 측정하고 그에따른 에너지손실을 측정하였다.
유량을 너무 많이 흘려보내면 물이 개수로 밖으로 월류하는 현상이 일어날 것 같아 적당한 양의 유량을 조절해서 실험을 하였다.
만일 개수로의 폭도 더 넓고 높이도 더 높았더라면 보다 더 정확하고 폭넓은 실험을 할수 있었을 것이라는 생각이 잠시 들었었다.
도수 실험에 의해 측정된 도수 전후의 수심과 계산에 의한 도수 전후의 수심을 비교 분석하였는데, 실험시 정확한 수심 측정이 어려웠기 때문인지 비교적 큰 오차가 발생하여 조금 아쉽다.
이번 실험을 하면서 이렇게 이론과 실험을 통해 얻은 지식을 바탕으로 직접 자연상태의 개수로에서의 이러한 현상들을 직접보고 관찰하고 싶다는 생각이 들었다.
예전에 비슷한 상황을 몇번 보긴 했으나 그때마다 그냥 무심코 지나쳤던게 조금은 아쉽고 앞으로 기회가 닿았을 때 꼭 유심히 관찰해보고 싶다.
또한 위어 실험과는 반대로 개수로 실험에서는 오차가 많이 난 것 같아 아쉬움이 남는데 다음에 다시한번 기회가 된다면 준비를 더 많이해서 좋은 결과가 나오도록 노력해야 겠다.
【7】참고문헌
수리학 - 尹龍男 ....................................................... ( 淸文閣 ) 1999
수리학 - 金硅鉉외2인 .................... ........................ (機電硏究社) 1994
基礎水理學實驗法-尹龍男 ............................................. ( 淸文閣 ) 1997

키워드

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