[기계공학]베르누이 실험

소개글

베르누이 실험을 하시는 분에게

목차

1.실험목적
2.실험이론
3.실험장치 및 방법
4.실험결과 정리
5.실험관련 계산식
6.실험 결과
7.고찰
8.참고문현

본문내용

1. 실험 목적
베르누이방정식은 유속 및 유량의 측정, 관로유동 해석 등 유체역학과 관련된 대부분의 문제를 해결하는 데 출발점이 되는 기본 방정식이다.
본 실험에서는 베르누이방정식의 각항들의 관계를 실험을 통하여 알아보고자 하며, 점차 확대-축소 또는 축소-확대 테이퍼 원 관속에 유체가 흐를 때, 베르누이 정리를 적용하여 압력수도, 속도수두, 위치수두와 관련된 유체의 에너지보존에 대해 실험으로 확인한다.

2)에너지와 수두
물의 상태를 수력학적으로 분명히 하기 위해서는3가지 요소가 필요하다. 즉, 위치(높이) ․ 압력 ․ 속도가 그것이다.
물은 이러한 요소를 가짐으로써 각각의 일을 하는 능력(에너지)을 가지게 된다. 그런데 1(kg)의 물이 여러 가지의 상태에서 가지고 있는 에너지를 수두(Head)라는 용어로 표현하는데, 원래 수두는 물의 높이 또는 깊이라는 의미였다. 단위를 몇 m라고 하는 길이의 단위로 나타내지만, 에너지를 나타내는 수두도 길이의 단위로 나타낸다.

⑴ 위치수두
높은 곳에 있는 물은 낮은 위치에 대하여 일을 할 수 있는 능력을 가지고 있다. 수차 등의 경우가 이에 해당된다. 위치수두 Z(m)라고 하는 것은 물 1(kg)당 Z(kg․m)의 에너지를 가지고 있다는 것을 의미한다.


⑵ 압력수두
압력을 가진 물은 그 압력에 의해서 일을 할 수 있으므로 압력에 의한 에너지를 가지고 있다. 이 P/Υ (m)를 압력 P(kg/m2)를 가진 물의 압력수두(Pressure head)라고 한다. 따라서 압력수두 P/Υ(m)라는 것은 물 1(kg)당 P/Υ(kg․m)의 에너지를 가지고 있음을 의미하고 있다.


⑶ 속도수두
어떤 속도를 가지고 흐르고 있는 물은 그 속도 때문에 운동에너지를 가지고 있다. 지금 W(kg)의 물이 V(m/S)의 속도로 흐르고 있다면, 그 때의 운동에너지는 중력가 속도(gravitional acceleration, 물체가 지구상에서 자연 낙하할 때의 가속도로 9.8m/s2임)를 g라고 하면, 역학적으로 다음과 같이 나타낼 수 있다.

5. 관련 계산식
1) 체적유량 Q = Vol/t * 1000 [cm3/s]
2) 평균속도 V = Q/A [cm /s] *시험부의 정압 측정공의 위치에 따른 지름 변화
d1 = 25.0, d2= 14.6, d3 = 12.4, d4 = 11.3, d5= 10.6, d6 = 10.0
3) 속도수두 = V/2g
*전수두 = 압력수두 + 속도수두 + 위치수두

p = γh, Z1=Z2를 위 식에 대입하면,
h1 + V12/2g = h2 + V22/2g = H
4) 전수두 hx + Vx2/2g = Hx x=1,2,3.....

참고 자료

1. 저서 : 유체역학 저자 : VENNARD & STREET 출판사 : 동명사
2. Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Incropera DeWitt,
4th edition
3. http://www.archibelt.com/