유체역학 벤트리미터 실험 레포트
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벤투리미터 (Venturimeter)
1. 실험목적
본 실험에서는 베르누이 방정식에 대한 이해를 높이고 벤투리미터 흐름의 단면을 축소시켜 축소전후의 손실수두를 측정하여 이론유량과 비교하고 실험방법을 익히는 것을 배운다. 또한 직접 측정한 실제유량과 벤투리미터를 통해 산정된 계산유량을 비교하여 유량계수에 대한 이해를 높일 수 있다.
2. 이론적 배경
그림 5.1 미소 유관 내 흐름
연속방정식은 “질량은 창조되지도 않고 소멸되지도 않는다”는 질량 보존의 법칙을 설명해 주는 방정식을 말하며 한 단면에서 다른 단면으로 흐르는 유체흐름의 연속성을 표시해 준다. 즉, 유관 내로 단위시간에 유입한 질량과 유출한 질량과의 차는 유관속에 축척된 질량과 같다는 것으로써 이것을 연속의 원리(principle of continuity)라 한다. 그림 5.1과 같은 유관속을 비압축성 유체의 정상류가 흐른다고 하자. 이 때 유관을 가로지르는 물질이동은 있을 수 없으므로 유관 속에서 질량의 증감은 질량 보존의 법칙에 따라 완전히 경계면(단면)을 지나는 유출입 질량의 차이와 같다. 그림5.1에서 단면 1과 2에서의 단면적으로 각각과, 유체의 평균밀도를 각각 과 라하고 1~2사이의 유체질량이 시간사이에서 1`~2`로 움직였다면 연속의 원리에 의하여
⇒ (5.1)
이고 여기서 비압축성 유체에서는 밀도가 일정하기 때문에 가 되고, 와 는 단면 1과 2에서의 평균유속 과이므로 위 식은 다음과 같이 된다.
(5.2)
여기서는 관로 속을 흐르는 유량으로 흐름이 정상류일 때 관내 모든 단면을 통과하는 유량이 일정하다는 것을 의미한다. 식(5.2)를 정상류에 대한 1차원 연속방정식(continuity equation)이라고 하며 물이나 기름 같은 액체나 밀도의 변화를 무시할 수 있는 기체의 흐름에 적용된다.
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