개수로 유량측정 실험 보고서

소개글

개수로 유량측정 실험 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험목표
관련 지식 이론
장치 및 기구
실험 순서 및 유의사항
실험 진행
실험 결과
결과 분석 및 토의

본문내용

수표면까지의 깊이(mm)
수위(mm)
5
292
245
47
10
292
242
50
15
292
240
52
20
292
238
54
25
292
236
56
30
292
234
58
35
292
232
60
40
292
230
62
60
292
226
66
100
292
221
66
150
292
225
67
200
292
225
67
250
292
225
67
300
292
226
66
340
292
226
66
400
292
225
67
450
292
226
66
500
292
226
66
550
292
225
67
600
292
224
68
위 표를 그래프로 나타내면 아래와 같다.
실험 12-2 ) 특정 지점에서의 유속
마찬가지로 유속 측정을 할 때 폭 25cm 수로를 1/3 으로 각각 나눠서 좌측, 중앙, 우측에서 유속을 측정하였다. 중앙에서 가장 높은 값을 볼 수 있다.
기준점 으로부터 거리 (cm)
유속 (좌측지점)
유속 (중간지점)
유속 (우측지점)
총 수심(cm)
5cm
83.9cm/s
88.1cm/s
87.2cm/s
4.7cm
10cm
81.3cm/s
84.4cm/s
80.8cm/s
5cm
15cm
73.8cm/s
77.2cm/s
74.6cm/s
5.2cm
100cm
70.9cm/s
71.7cm/s
68.4cm/s
6.6cm
500cm
68.5cm/s
69.7cm/s
67.6cm/s
6.6cm
※마찬가지로 중앙 부분에서 비교적 유속이 크다.
수문 완전개방 상태에서 수심과 유속 관계를 그래프로 나타내면 아래와 같다.
※그래프로 보아 마찬가지로 수심과 유속의 관계는
반비례한다.
계산한 결과값도 수심이 작은 곳은 유속이 빨라졌다.
중앙 부분 유속(회색) 이 미세하게 보이지만 가장 위로
올라와있다.
※유량 계산
횡 단면 총 유량을 구하는 식 에서
기준점으로부터 거리 5cm 일 때,
기준점으로부터 거리 10cm 일 때,
기준점으로부터 거리 15cm 일 때,
기준점으로부터 거리 100cm 일 때,
기준점으로부터 거리 500cm 일 때,
유량은 거의 일치한다.
⑥결과 분석 및 토의
우리 조는 수심을 이용한 유량 측정 실험, 유속계를 이용한 유량 측정 시험 총 두 개의 실험을 하였다. 결론을 먼저 얘기해보자면, 실험 통해 알게된 점 첫 번째는 유속과 수심과의 관계이다. 수심이 낮으면 유속이 증가하고, 수심이 증가하면 유속은 감소하는 것을 실험을 통해 직접 확인하였다. 두 번째는 유속 분포인데, 우리는 유속 측정을 개수로에서 세 곳으로 나누어 좌측, 중앙, 우측을 유속계로 측정하였다. 이론적으로는 중간 부분의 유속이 가장 빠르다고 알고 있는데, 실험을 통해 유속을 측정해본 결과 정말 중간 부분의 유속이 가장 높았다. 그리고 우리가 이 실험을 정확하게 잘 했는지 확인하기위해 유량을 비교해 보았다. 저번에 했던 수위 측정 실험을 먼저 하고난 후 그 값으로 도수 공식을 이용하여 도수 전 속도 를 구하면 유량을 구할 수 있다. 그 다음 수문은 건드리지 않고 똑같은 상태에서 상류, 사류, 상류 부분에서 유속계로 유속 측정을 하고, 연속방정식을 이용하여 유량을 구하면 된다. 그 결과 완전히 똑같지는 않았지만 거의 근접한 값을 구하였다. 이로써 실험은 성공적으로 하였다고 본다. 하지만 도수 생성 전 수심이 낮은 부분에서의 유량이 조금 더 차이가 났었는데, 이 이유에 대하여 우리는 생각을 해보았다. 첫 번째는 수심이 0.6m 이하일 때에는 일점법 () 식을 사용하여야 한다. 즉, 수심을 수면에서부터 3:2 비로 나누어 그 지점에서 유속을 측정하여야 한다. 하지만 우리의 사류(도수 발생 전) 부분에서의
총 수심은 약 3.5cm 이었다. 그리고 유속계 프로펠러의 지름은 약 2cm이다. 이 작은 3.5cm 지점에서 측정하려면 더욱 더 섬세한 작업이 필요할 것이다. 하지만 우리는 기계가 아닌 사람의 손으로 하였기 때문에 정확하게 하지 못해 오차가 약간 발생했다고 생각한다. 그래도 큰 오차는 아니기 때문에 실험을 잘못한 것이라고는 생각하지 않는다. 나머지 부분, 기준점으로부터 200cm인 지점(상류) 에서는 총 수심 9cm 이었고 수면으로부터 3/5 지점인 5.4cm 되는 곳, 그리고 기준점으로부터 500cm 되는 지점 (상류)에서의 총 수심 12cm의 3/5 지점인 7.2cm에서 측정을 하였다. 사실 정밀하게 측정하기 위해서 개수로 벽에 보드마카로 점을 살짝 찍어놓고 그 부분에서 눈 높이를 수평으로 맞춘 후 측정을 하며 노력은 했는데 유속이 빠르다보니 유속계가 기울어지는 상황이 발생하기도 하였다. 오차를 최대한 줄이기 위하여 유속계를 두 사람이 잡고 수평을 맞추기 위해 플라스틱 자로 고정을 하며 실험을 진행해 나갔다. 실험 결과는 수위 측정으로 구한 유량 값은 (정밀한 확인을 위해 유효숫자 4자리 사용)이었고, 유속계를 사용하여 구한 유량은 수문 부분개방 일 때 각각 였고, 수문 완전 개방 일 때는 로 나왔다. 대부분 근접한 값의 결과를 도출했다. 그리고 수심에 따른 유속 분포를 그래프로 만들어 본 결과 잘 나왔다.
실험을 하며 생각해 봐야했던 점은 도수 발생 전 사류 부분에서 유속을 측정할 때, 유속계를 넣으니깐 도수가 점점 앞으로 왔다. 이 부분에 대하여 팀원들끼리 생각을 해보았는데, 하류 수문을 올리면 올릴수록 도수는 앞쪽으로 온다. 마찬가지로 유속계가 하나의 수문이라고 생각하니 물의 흐름을 방해하여 당연히 도수가 앞쪽으로 왔던 것이다. 그리고 저번 실험에서 수위측정을 하고나서 값을 표로 정리하여 그래프를 그렸을 때, 중간수문 부분에서 수문을 지나고 수위가 직각으로 떨어져야하는데 살짝 기울어지게 떨어졌다. 한글 프로그램에서 바로 그래프를 만들면 정확한 모양이 나오지 않기 때문이다. 그래서 저번 레포트때 미흡한 점이 있었는데, 이번엔 그 점을 보완하고자 엑셀을 사용하여 그래프를 만들어보니깐 완벽하게 직각으로 떨어졌다. 이번 실험을 통하여 여러 수면 상태에서 유속계를 이용하여 유속 측정, 유속 측정 후 연속방정식을 이용한 유량 계산, 그리고 수위 측정을 통해 구한 유량과의 값을 비교하여 정리를 해보았다. 앞으로의 수리학을 공부하는데 많은 도움이 되는 시간이었다.

키워드

수리학,   개수로,   유량,   유량측정,   개수로 유량측정