[자연과학] 유체역학 실험 - 벤츄리미터 실험

1. 실 험 목 적 관내를 흐르는 유체의 역학적 특성을 표현하는 물리량으로 유량(Flow rate)이 있다. 이 유량을 측정하는 방법으로 여러 측정도구가 사용되고 있는데, 이 실험에서는 벤츄리관 (Venturi tube)를 이용하여 단면적이 다른 두 지점에서의 공기의 압력차를 측정하여 그 유 량을 알아본다. 2. 실 험 기 구 3. 실 험 이 론 관내 연속방정식 → 연속방정식(continuity equation)은 “질량은 창조되지도 않고 소멸되지도 않는다”는 질량보존의 법칙(law of mass conservation)을 설명해 주는 방정식을 말하며 한 단면에서 다른 단면으로 흐르는 유체흐름의 연속성을 표시해 준다. 즉, 유관 내로 단위시간에 유입한 질량과 유출한 질량과의 차는 유관 속에 축적된 질량과 같다는 것으로서 이것을 연속의 원리(principle of continuity)라 한다. → 그림과 같은 유관 속을 압축성 유체의 정상류가 흐른다고 하자. 이 때 유관을 가로지 르는 물질이동은 있을 수 없으므로 유관 속에서 질량의 증감은 질량 보존의 법칙에 따 라 완전히 경계면(단면)을 지나는 유출입 질량의 차이와 같다. 그림에서 단면 1과 2에 서의 단면적을 각각과 , 유체의 평균밀도를 각각 과 라하고 1～2사이 의 유체질량이 시간 사이에서 1‘～2’로 움직였다면 연속의 원리에 의하여 (1) 그런데 정상류에서 각 점에 대한 속도는 장소만의 함수이고 시간에 대해서는 관계없이 일정하므로 미소시간로 이 식을 나누면, (2) 여기서 비압축성 유체에서는 밀도 가 일정하기 때문에 가 되고, 와 는 단면 1과 2에서의 평균유속 과 이므로 윗 식은 다음과 같이 된다. (3) 여기서 는 관로 속을 흐르는 유량으로 흐름이 정상류일 때 관내 모든 단면을 통과 하는 유량이 일정하다는 것을 의미한다. 식 (3)을 정상류에 대한 1차원 연속방정식 (continuity equation)이라고 하며 물이나 기름 같은 …
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