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1. 실험 제목 : 유량 측정
2. 실험 목적 : 유체가 흐르는 임의의 단면에서, 유체의 체적 또는 질량의 시간에 대한 유동 비율 을 유량이라고 한다. 본 실험에서는 유량을 직접 측정하는 방식에서 부자식(float type) 유량계와 오리피스(orifice) 유량계 그리고 유속을 측정하는 방식 중 피토 튜브 (pitot tube)의 동작원리와 사용 방법을 이해한다.
3. 실험 이론
(1) 베르누이 방정식
- 기준점에 대한 높이 h 로 위치에너지를, 유체가 흐르는 속도 v 로 운동에너지를, 압력 P로 일(에너지) 을 나타낼 수 있는데 어느 한 점에서 이 세 에너지의 합은 다른 점에서의 세 에너지의 합과 같음을 나타내는 식이다. 이 때 유체의 밀도는 변하지 않는다고 가정한다. 또 유체의 위치에너지나 운동에너지는 밀도 ρ 를 써서 나타 내어야 하며, 압력은 유체가 정지 해 있을 때의 압력과 같지 않다.
〓 일정 또는
이 관계식을 이용하여 흐르는 유체의 유속을 측정할 수 있다. 즉 흐르는 유체의 압력이 유체의 유속과 기준점에 대한 높이와 관계되기 때문이다. 송유관을 흐르는 기름의 속도, 비행기의 속도 등을 측정하는 데 응용된다. 유체의 흐름 속도나 비행기의 속도 등을 측정하는데 피토관을 사용한다.
(2) 레이놀즈 수
- 영국의 유체역학자 O.레이놀즈가 발견하였다. 유체의 점성률(粘性率)을 , 밀도를 , 유속(流速)을 v, 물체의 모양을 정하는 길이, 즉 구(球)나 원관(圓管)이면 반지름, 육면체면 변의 길이를 l이라 할 때, R＝lv/구해지는 무차원수(無次元數)를 말한다. 흐름을 연구하는 데 중요한 것으로, 이 값이 작을 때는 흐름이 규칙적인 층류(層流)가 되지만, 어떤 값 이상이 되면 난류(亂流)가 된다. 일반적으로 이와 같은 난류와 층류의 경계가 되는 R의 값을 임계(臨界)레이놀즈수라 한다. 그 값은 원관 내의 물의 흐름에서 약 2,300이다. 경계의 모양이 닮은 두 물체를 서로 다른 흐름 속에 놓았을 때…(생략)
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