[자연과학]실험보고서 - 관로마찰 실험

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.
관내의 유동을 비압축성, 정상 유동으로 가정하고, 관내의 중심에 위치를 유선에 베르누이 방정식을 적용하면 후류로 가면서 속도 분포의 형태가 포물선형 또는 로그함수 형이 된다. 일반적으로 관내의 유…

2. 실 험

2.1. 실험장치
(수력실험장치 그림 1.1)
2.2. 실험방법