동국대학껓 기계공학실험 G실험 에어벤치 레포트

1.실험 목적
Pitot static tube(피토 정압관)의 사용법을 익힌다.
축소-확산하는 벤투리관을 지나는 유동에 베르누이 정리를 적용해서 정압, 동압과 전압의 관계를 확인하고, 베르누이 정리의 한계점에 대해 알아본다.

배경 이론
2.베르누이 정리 : 유체가 흐르는 속도왿� 압력, 높이의 관계를 수량적으로 나타낸 법칙이다. 정상상태에 있고, 외력이 작용하지 않는 비압축성, 비점성인 이상적인 유체의 경우를 가정했을 때, 유체의 속도가 빨라지면 압력이 작아진다는 정리이며, 에너지 보존법칙에 기초한다. 이상유체이기에 밀도 ρ가 일정하다고 할 때, 유체가 흐르는 관의 입구쪽 단면적이 A_1, 압력이 p_1이고, 출구쪽 단면적이〖 A〗_2, 압력이 p_2라고 한다면, 단위시간 ∆t동안에 움직인 질량이 같아야 하므로 다음과 같은 식이 성립한다.
∆tv_1 A_1 ρ=∆tv_2 A_2 ρ=∆m
여기서, 에너지 보존의 관점에서 유체에 가해준 일은 운동에너지왿� 중력 퍼텐셜 에너지의 변화왿� 같아야 하므로, 다음과 같은 식을 유도할 수 있다.

<중 략>

베르누이 정리에 따른 유동의 변화를 직접 측정해보고, 확인해볼 수 있는 실험이었다. 실험은 공기가 빠른 속도로 흐르는 ‘ㄷ’자형 덕트의 배기왿� 흡기 사이에 벤투리관을 설치한 에어벤치에서 진행하였다.
벤투리관은 원통형이 아닌, 사각형이었고, 한쪽 면은 관의 지점을 확인하기 위해 투명한 판에 눈금이 있었다. 벤투리관의 양 끝 가장 넓은 지점의 폭은 76mm였고, 가장 좁은 구간은 44mm였다. 첫 70mm동안 폭이 줄어들고, 44mm동안 유지되다가 나머지 190mm동안 다시 넓어지는 형태를 하고 있다. 이는 벤투리관의 특징인데, 관의 단면적이 감소하는 구간과 단면적이 다시 증가하는 구간의 비가 1:3 정도인 것이며, 이러한 형태가 유량을 측정할 때 압력손실이 다른 스로틀 기구왿� 비교하여 가장 작다. 이는 이상유체를 상정한 베르누이의 정리를 실험하는데 있어서 중요한 요소일 것으로 판단된다.