관내유동마찰 실험보고서

소개글

관내유동마찰 실험보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험개요 및 목적

2. 실 험
　2.1. 실험장치
　2.2. 실험방법
　2.3. 실험관계식
　　2.3.1. 연속 방정식(Continuity equation)
　　2.3.2. 베르누이 방정식(Bernoulli equation)
　　2.3.3. 수두손실(Head losses)
　　2.3.4. 관로의 부차적 손실(minor loss)
　　2.3.4.a 원형단면의 급격확대
　　2.3.4.b 원형단면의 급격수축
　　2.3.5 긴 파이프 실험에서의 에너지 방정식
　　2.3.6 급 확대, 급 축소 실험에서의 에너지 방정식
　　2.3.7 엘보우 실험에서의 에너지 방정식
　　2.3.9 레이놀즈수 (Reynolds number)

3. 결 과
　3.1. 긴 파이프 에서의 손실
　　3.1.1 관내부가 매끈한 관
　　3.1.2 관 내부가 거친 관
　　3.1.3. 관 내부가 매끈한 관, 거친 관에서 레이놀즈수와 유동마찰계수와의 상관관계
　3.2 급 확대 관에서의 손실
　3.3. 급 축소에서의 손실

4. 결 론(결과에서 분석된 내용을 고찰)

5. 참 고 문 헌

본문내용

빠른 속도를 가진다는 것을 알았다. 하지만 거친 관에서는 마찰계수가 높고 같은 유량에서 매끈한 관에 비해 훨씬 느린 속도를 갖는다. 그렇기 때문에 거친 관을 사용 할 때에는 원하는 충분한 유속과 압력을 얻기 힘들어 효율적이지 않다고 생각 할 수 있다. 때문에 녹슬고 거친 파이프는 빨리 교체를 해주어야 낭비되는 힘이 없을 것이다.
연속방정식과 베르누이 정리를 통해서 알게된 압력과 속도와의 관계에 대하여 생각해 보자. 기본 적으로 여러 손실을 제외하고 생각 했을 때, 압력이 증가하면 속도는 감소하고 속도가 증가하면 압력이 증가한다, 라고 생각 할 수 있다. 지난주의 실험했던 유체 가시화 실험에서 유체의 마찰을 최소화 할 수 있는 형상은 물고기모양이라는 것을 알게 되었다. 그러나 항공기의 날개 골 모양은 조금 다른 형상을 하고 있다. 날개 골의 형상은 다음과 같다.
그림<6> 날개골
날개 골의 형상은 윗면이 조금 더 볼록하게 설계가 되어있다. 그 이유는 날개에서 떠오르는 힘인 양력을 받기 위함인데 그 원리는 다음과 같다.
처음의 단면 A와 A'은 같았으나 단면 B는 B'에 비하여 작다. 연속방정식에 의하면 단면적이 작아지면 속도가 증가한다. 그리고 베르누이방정식에 의하면 속도가 증가하면 압력은 감소한다는 것을 알 수 있다.
그러나 날개 골 아래쪽의 단면A'과 단면B'의 크기차이가 없으므로 A'과 B'의 압력은 일정하므로 위쪽날개 골 B보다 아래쪽 날개 골 B' 쪽에서 더 큰 압력이 작용한다는 것을 알 수 있다. 따라서 압력은 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 흐르려는 성질이 있으므로 날개 아래쪽에서 위쪽으로 양력이 발생하여 비행이 가능하게 되는 것이다.
자동차 분야에서는 이 양력을 역으로 이용 할 수 있다.
그림<7>스포츠 차량의 리어 스포일러
스포츠 차량과 같이 빠른 속도를 내는 차량은 날개가 없어도 동체의 유선형의 형태 때문에 고속에서 차체에 양력이 발생하게 된다. 이때에는 바퀴가 지면에 충분한 힘을 전달할 수 없으며 심한 경우에는 차체가 흔들려 사고의 위험이 있다. 때문에 여러 스포츠 차량에서는 리어 스포일러를 장착하여 위험을 방지하는데, 리어스포일러는 비행기 날개 골을 뒤집어놓은 형상으로 압력을 차체를 눌러주는 방향으로 작용케 하여 차량 동체의 양력을 감쇠시키는 역할을 한다.
지금까지 유체에 대한 실험을 진행하면서 모르는 것을 배우고 알고 있던 것도 실험을 통해 다시 한 번 고무하는 계기가 되었다.
그러나 마지막 급 확대관과 급 축소관의 부차적 손실을 측정하는 실험에서 어떠한 측정오차가 있어 생각했던 값과 전혀 다른 값이 나왔지만 더 많은 데이터를 얻지 못하여 이렇게 찝찝하게 실험을 마무리하게 되어 아쉽다. 앞으로의 실험에서는 이런 오점을 남기지 않도록 하겠다.
5. 참 고 문 헌
#1 최신 유체역학 (박상언, 전성택 공저 - 삼성북스) P81~82
#2 네이버 지식백과 - 토목용어사전 (연속방정식)
#3 최신 유체역학 P137
#4 최신 유체역학 p228~229
#5 최신 유체역학 p238~239
#6 최신 유체역학 p241~242

키워드

관내유동,   유동실험,   확장관,   축소관,   거친관,   매끈한 관,   실험결과,   관내유동마찰 실험