관로마찰 실험
Pipe flow(Friction measurement)
* 인천대학교 공과대학 자동차공학전공
1. 실험개요 및 목적
저수조의 물을 펌프를 이용하여 고수조로 끌어올린 다음 그 유량을 관내에 흐르게 하여 직관에서 나타나는 주 손실은 마찰계수를 구함으로서 찾고, 엘보우 관, 급 축소-급 확대관에서 나타나는 부 손실은 비례상수 를 구함으로서 알아본다. 마지막으로 벤츄리와 오르피스, 노즐관 등에서 토출계수를 구하여 관을 통과하면서 얼마나 손실이 있는 지를 알아본다. 주 손실과 부 손실을 구하는 과정에서 베르누이 방정식과 유체의 기본적인 개념들을 이해하는 것을 목적으로 한다.
- 관내 유동의 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) 이라고 부른다.
입구에서부터 완전히 발달된 유동이 발생하는 위치까지의 거리를 관 입구 길이(entry length)라고 한다. 관의 직경이 d 인 경우, 층류 유동인 경우, 층류 유동인 경우에서 입구길이는 약 60d 근처이고 난류에서는 대략 10d 와 40d 사이 정도로 입구에서의 유동 조건에 따라 차이가 있다. 이러한 경계층의 성장의 벽 근처에서의 속도를 감소시키게 되고 연속 방정식을 만족시키기 위해 관 중심에서의 유동 속도는 증가하게 된다.
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2013.07.19
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