유체공학실험 레포트입니다. 1. 원형관내의 유속분포와 발달과정에 대한 실험, 2. 항력 측정 실험, 3. 펠톤 수차 실험

소개글

"유체공학실험 레포트입니다. 1. 원형관내의 유속분포와 발달과정에 대한 실험, 2. 항력 측정 실험, 3. 펠톤 수차 실험"에 대한 내용입니다.

목차

1. 원형관내의 유속분포와 발달과정에 관한 실험
2. 항력 측정 실험
3. 펠톤 수차 실험

본문내용

1) 실험목적
본 실험의 목적은 피토관의 사용법과 원리를 숙지한 후 매끈한 원형 파이프 내의 여러 지점에서 유동의 속도 분포를 측정하여 봄으로써 파이프 길이 방향으로의 속도분포 발달과정을 살펴보고, 층류와 난류의 속도분포 차이를 이해하며 유량의 개념과 측정법에 대한 이해를 깊게 하는 데 있다.

2) 이론
유체가 파이프로 유입될 때 처음에는 거의 균일한 속도분포를 이루며 유입된다. 하지만 파이프 벽에서는 점성에 의해 유체가 벽에 달라붙으므로 속도가 0 이 되고 파이프 벽에 가까운 유체는 이 영향으로 감속되며 이렇게 점성의 영향으로 감속된 영역을 경계층이라 부른다. 하류로 이동하면서 점성의 영향은 점점 파이프 중심까지 전파되어 경계층이 파이프 전체를 채우게 되며 파이프 입구로부터 충분히 먼 거리에서는 하류로 진행하더라도 더 이상 속도분포가 변화하지 않게 되며 이것을 완전히 발달된 파이프유동이라 부른다. 파이프의 입구로부터 완전히 발될된 파이프유동이 이루어지는 곳까지의 거리를 입구길이()라 부르며 층류 또는 난류인 경우 대체로 다음의 식으로 근사적으로 표현된다.

여기에서 D : 파이프의 내경
Re : 레이놀즈수 이다.

완전히 발달한 층류가 원형 파이프 내를 유동할 때의 속도분포는 포물선 형태로 다음과 같이 표현된다.

여기에서 : 파이프 중심에서의 유속
R : 파이프의 반경
u : 파이프 중심으로부터 거리 r인 곳에서의 유속이다.

한 편, 완전히 발달한 난류 유동의 경우 유속의 분포를 이론적으로 구할 수는 없으나 파이프 벽 근처를 제외하면 대체로 균일한 속도분포에 가깝고 파이프 벽 근처에서 급하게 변하여 이 경향은 Reynolds 수가 클수록 더 현저해진다. 조직적인 실험들을 통하여 원형 파이프 내를 흐르는 난류의 속도분포를 표현하는 여러 가지 근사식들이 얻어졌으며, 그 중에서도 가장 간단한 표현식으로 다음과 같은 멱법칙 속도분포식(power-law velocity distribution)이 있다.

참고 자료

없음