유체공학 실험 - 삼각 Weir를 이용하여 유량계수 측정

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2015.02.06 / 2015.02.06
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목차: 1. 실험목적
2. 관계이론
3. 실험준비
4. 실험장치
5. 실험방법
6. 실험결과
7. 실험결과 분석
8. 후기
9. 참고자료

본문내용: 1. 실험목적
실험실에서 비교적 적은 수량으로 유량을 측정하기 용이한 삼각 Weir를 이용하여 유량계수를 계산하고 실험식에 의해 계산되는 유량과 측정유량을 비교하고, Weir와 수두와의 관계를 구한다.

2. 관계이론

2.1 Weir Flowmeter(둑식 유량계)

[그림 2-1] Weir Flowmeter

수로를 Weir로 막았을 때, Weir판을 흘러넘치는 유량은 Weir판 상류 측 수위와 관계가 있다는 점을 이용하여 유량을 측정하는 유량계이다. Weir판을 넘쳐흐르는 유량을 Weir판을 넘는 수두를 검출하여 유량을 연산하는 방식의 유량계를 Weir식 유량계라고 한다. Weir를 넘어 흐르는 물의 얇은 층을 수맥(Nappe)이라고 하며, Weir를 통해 물이 넘치는 부분을 Crest라고 부른다. 이 물이 흘러 넘쳐가는 부분은 대부분 Sharp Edge라고 하여 칼날과 같은 날카로운 모서이 모양으로 되어 있으며, Weir판, 지지대, 수로 및 정류판 등으로 구성되어 있다. Weir는 Weir 상부의 Notch라고 불리는 유출부의 형상에 따라 삼각Weir, 사각Weir, 전폭Weir, 사다리꼴Weir 등으로 분류되지만, 실용적으로는 60° 삼각Weir, 90° 삼각Weir, 사각Weir 및 전폭Weir 등이 많이 사용되어 진다. Weir형은 구조가 비교적 간단하고 오랜 사용 경험과 더불어 가격대비 신뢰성이 우수하여 개수로 유량 측정에 가장 많이 사용되는 개수로 유량계로써 Weir로 인해 Weir의 상부에 침전물이 생기기 쉬운 구조라는 단점이 있어. 침전물이 비교적 적은 수로를 흐르는 깨끗한 물의 유량계측용으로 사용된다. Weir는 베르누이 방정식과 연속 정리라는 수리 역학적 원리를 이용하여 기본적인 원리를 고안하였다.
[그림 2-1] 사각Weir 예로서, 유량을 Q라고 하면, Q = 2/3Cb 2gh3/2의 관계가 있다. b는 Weir의 폭, g은 중력가속도, C는 유량계수이다. C에는 여러 가지 요소가 포함되어 있어서 이론적으로는 구하기가 곤란하고, 실제로는 많은 실험에 근거한 각종 실험공식이 발표되어 있다.

참고문헌: 1) 유체역학 7판(Introduction to Fluid Mechanics) - 서상호 외 공역 - [텍스트북스]
2) 유체역학 기초실험 - 모양우 저 - [조선대학교출판부]
3) 두산백과사전 - www.doopedia.co.kr
4) Essentian 유채역학 – 노병준 외 1명 공저 - [동명사]
5) 실험유체역학 – 모양우 저 - [보문당]

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