[기계공학 유체실험]유동관로의 손실 실험

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목차

1. 실험 목적
2. 관련 지식
2-1. 관로속 유체유동
2-1-1. 기초 방정식(비 압축성 유체)
2-1-2. 층류 유동
2-1-3. 난류 유동 (매끈한 관)
2-1-4. 난류 유동 (거친관)
2-1-5. 관마찰 계수
2-1-6. 비원관에서의 관마찰(수력반경)
2-1-7. 관마찰(실험식)
2-1-8. 관로에서 부차적손실
2-1-9. 관로 문제(단일관)
2-1-10. 관로 문제(다관)
2-1-11. 압축성 유동의 관마찰
2-1-12. 등온관 유동
2-2. 실제로 실험에 적용되는 유체이론 요약
2-2-1. 주손실 실험
2-2-2. 부차적 손실

3. 실험장치
4. 실험 방법
5. 결과
5-1.주손실 결과
5-2. 부손실 결과
6. 결론
7. 소감
8. 참고 문헌

본문내용

2-1-3. 난류 유동 (메끈한 관)
, , : 마찰 속도 , : 벽면 전단 응력 ,
,
ν : 동점성계수, υ : 분포 속도
: 점성 저층 두께 : 동점성계수
V : 평균 속도
: 관 마찰 계수
: 저층 두께
즉, 매끈한 벽 위를 흐르는 난류유동에 대하여 마찰계수는 단지 저층 두께의 관 지름에 대한 비만의 함수이다.

* 매끈한 관 7승근법칙(seventh - root law)

* 거친 관
높은 수에서 거친 관속의 유동에서 관 마찰은 주로 조도의 크기와 그 형식에 지배된다. 점성 저층의 와해는 점성 작용은 무시할 수 있기 때문이다.
: 속도 분포의 일반 방정식
: 평균 속도
: 관 마찰 계수

2-1-4. 난류 유동 (거친 관)

높은 Reynolds 수에서의 거친 관 속에서의 관마찰은 주로 조도의 크기와 그 형식에 의하여 지배될 것이다. 왜냐 하면 점성 저층의 와해는 점성 작용을 무시할 수 있도록 하기 때문이다.
거친 관에서의 난류유동에 대한 속도 분포의 일반 방정식은 다음과 같다.

앞에서와 같이 유량 는 적분에 의하여

이고 다음을 얻는다.

그러므로,
위 식에 를 사용하면 다음과 같다.

이 결과의 형식은 옳으나 Nikuradse 의 실험 결과들과 비교할 때 상수들이 조정되어야 한다는 것을 암시하며, 최종방정식은 다음과 같다.
또는
거친 관에서의 난류 유동에 대하여 마찰계수는 상대조도 또는 만의 함수이고, Reynolds 수의 함수가 아니다. 마찰효과는 완전히 거친 유동에서는 조도만에 의하여 생기며 점성작용에는 무관계하다.

참고 자료

1. Fox/McDonald, 1999, Introduction to Fluid Mechanics
2. http://kr.encycl.yahoo.com/final.html?id=34871&from=enc
3. http://kr.encycl.yahoo.com/final.html?id=149170&from=enc
4. Yusangsin. Baesincheo. Seosangho., 2000, “Introduction to Fluid Mechanics, ” Fifthth edition, Scitech, pp.343~344
5. Yusangsin. Baesincheo. Seosangho., 1994, "Introduction to Fluid Mechanics, " Fourth edition, Hee joong dang, pp.406~408
6. 유체역학 동명사 출판.