[수리(유체)실험]개수로 내 정상등류 실험

소개글

유체실험의 개수로 내 정상등류실험에 관한 레포트로서, 매닝(Manning)의 평균 유속 공식을 사용하여 수로의 평균 조도계수를 결정하였습니다.
그리고 각종 그림, 그래프, 데이터를 사용하여 비쥬얼적인 측면이 돋보입니다.
A+를 받은 자료입니다.

목차

1. 실험목표
2. 장치 및 기구
3. 관계 지식
4. 안전 및 유의 사항
5. 실험순서
6. 실험 성과표 작성
7. 결과 및 토론
8. 실험 오차
9. 참고문헌

본문내용

1. 실험목표
1) 개수로 내 정상 등류의 기본적인 매닝(Manning)의 평균 유속 공식을 사용 하여 수로의 평균 조도계수를 결정한다.
2) 수심과 유량의 측정에 의해 수심에 따른 비에너지(specific energy)의 변 화를 표시하는 비에너지 곡선을 작성하여 한계수심을 결정하고 이를 이 론적으로 계산한 한계수심과 비교한다.
2. 장치 및 기구
1) 개수로 실험 장치(가변 경사 개수로)
2) 유량 측정장치(유량 측정용)
3) 포인트 수위계
4) 초시계
5) 자(플라스틱과 강철테이프)
3. 관계 지식
1) 개수로 내의 정상 등류(steady uniform flow)란, 흐름의 특성이 시간에 따라 분별이고 공간적으로 변화하지 않는 흐름을 뜻한다.
2) 개수로 내 정상 등류가 흐를 때 가장 널리 사용되는 평균 유속공식은 매닝(Manning)공식으로 다음과 같다.
여기서, V : 평균 유속
R : 경심(유수 단면적 A를 윤변 P로 나눈값)
I : 수로 바닥 경사
n : 수로 바닥과 벽의 평균 조도계수(실험 성과표 참조)
3) 개수로 내 흐름의 비에너지 는 그림 3.59에 표시된 바와 같이 수로의 단면에서 바닥까지의 수심 h와 속도수두 의 합으로 정의된다.
즉,
따라서, 비에너지는 수로 바닥에서 에너지선까지의 거리로 표시되며 수로 바닥을 기준으로한 유체의 단위 중량단 총 에너지이다.
4) 사각형 단면 수로의 경우 전유량 Q, 수로 폭을 b라 하면 단위 폭당 유 량은 q= Q/b 이고, 평균 유속은 이며 식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
또 식을 q에 대해 정리하면
q =
식은 비에너지와 유량간의 관계를 나타내고, 단위 폭당 유량 q가 일정할 때 수심과 비에너지 간의 관계를 표시하는 곡선을 비에너지곡선(specific energy curve)이라 하며 그림 3.60과 같다. 또, 윗 식은 비에너지가 일정 할 때 유량과 수심간의 관계를 나타내는 식이다.
5) 비에너지가 최소가 되는 수심을 한계수심(critical depth)이라 하며, 한계 수심으로 흐를 때 유량은 최대가 된다. 한계수심 는 흐름의 상태를 구별하는 수단으로 사용되며 사각형 단면의 한계수심을 구하는 식은 다 음식으로 표시된다.
여기서, : 한계수심, g : 중력 가속도
: 에너지 보정계수, b : 수로의 폭
Q : 유량
6) 한계수심으로 흐를 때의 흐름 상태를 한계류(critical flow)라 하며, 한계 수심보다 큰 수심으로 흐르는 흐름을 상류(subcritical flow), 작은 수심 으로 흐르는 흐름을 사료(supercritical flow)라 한다.

참고 자료

-백창식외, 수리실험, 2002, 구미서관
-지정환, 수리실험의 기초원리와 방법, 1998, 동화기술
-윤용남, 수리학, 2003, 청문각