수리학실험 도수 실험 결과보고서

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목차

1. 실험 목표
2. 실험 이론
3. 실험방법
4. 실험결과
5. 결론 및 고찰
6. 참고문헌
7. 엑셀(Excel)을 이용한 실험 데이터 분석

본문내용

1. 실험 목표
- 이번 실험에서는 일반적인 개수로의 흐름에 장애물을 설지하여 도수 현상이 일어나도록 하고,이 도수 현상을 기준으로 도수 전, 도수 후의 수심을 통해 Froude number를 계산한 후, 흐름을 판별한다. 또한, 도수 현상에 따른 비에너지, 비력 및 에너지 손실의 크기를 도출해봄으로써 이론값과 측정값을 비교한다.

2. 실험 이론
가. 관수로 흐름과 개수로 흐름

그림 1. 관수로 흐름

그림 2. 개수로 흐름

- 관거를 통한 흐름은 개수로(Open channel) 흐름 또는 관수로(Pipe Line) 흐름으로 구분한다.
- 관수로 흐름은 자유 수면이 존재하지 않고, 흐름에 있어 압력 차의 영향이 가장 크게 작용한다고 볼 수 있다. 이에 비해 개수로 흐름은 흐르는 액체와 그 위의 대기 사이에 자유 수면이 존재하고, 흐름의 주 원동력은 액체의 무게(중력)이다.
- 개수로 흐름은 하도에서의 흐름 또는 관거에서 부분적으로 흐르는 흐름으로서 수로 단면의 일부만 차서 흐르는 배수구나 하수관거의 흐름 등이 해당한다.

나. 개수로 흐름 특성
- 단면의 유속분포가 균일하고 하상의 경사가 작다고 가정하면, 개수로의 흐름을 관로와 비슷한 개념으로 나타낼 수 있고, 수표면을 동수 경사선으로 표현할 수 있다.
- 동수경사선 (hydraulic grade line, HGL) : 압력수두와 위치 수두를 합한 높이를 연결한 선
- 에너지선 (energy line, EL) : 유선을 따라 흐름이 가지고 있는 총 에너지를 연결한 선

다. 개수로의 흐름 분류
1) 층류와 난류
층류 : 이웃하는 층이 서로 매끈하게 흐르며 뉴턴의 점성법칙으로 해석이 가능한 흐름
난류 : 이웃하는 층 사이에 운동량의 전도가 심해 뉴턴의 점성법칙으로 해석이 어려운 흐름

2) 정상류와 부정류
정상류 : 한 지점에서 시간이 변함에 따라 흐름 특성이 변하지 않는 흐름
부정류 : 한 지점에서 시간이 변함에 따라 흐름 특성이 변하는 흐름

참고 자료

수리학 / 이재수 / 구미서관 / 2019.08.14 / p.257-272
유체역학 7판 / Munson, Okiishi, Huebsch, Rothmayer / 퍼스트북 / 2013.08.25. / p.284~342
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