[유체역학실험]유체괿�로의 손씄실험

1. 실험 목적
관수로에 유체가 흐를 때 손씄이 발생한다. 관수로의 마찰에 의한 손씄은 주손씄이고, 부손씄은 관부속품, 곡관, 파이프 입구 등에서의 유동손씄과 마찰에 의한 손씄을 말한다. 또한, 괿�로내의 손씄은 층류 또는 난류에 따라 달라진다. 본 실험에서는 유체 괿�로내 주손씄과 부손씄을 관찰하고 측정법을 숙지하며, 유량에 변화에 따란 손씄을 측정하여 Darcy 마찰계수를 구해본다.

2. 실험 관련 이론
베르누이 방정식은 유체흐름 중에 생기는 압력손씄을 전혀 고려하지 않고 에너지 보존의 법칙에 의해 유도된 식이다. 그러나 실제적으로 유동중에는 점성의 영향에 의한 전단력, 접하는 고체면에 의한 마찰저항, 유체 입자들 간의 충돌에 의한 에너지 손씄, 관의 축소 확대 및 공률 등 많은 요인들에 의해 압력손씄이 발생하게 된다. 이러한 손씄들을 통틀어 손씄수두 로 표시한다.

① 주손씄
비압축성 유체가 관내를 흐를 때는 베르누이 방정식이 성립한다.
이��로

단면적이 일정한 수평괿�로이면 속도수두 항과 위치수두 항은 0이 되어 마찰손씄 즉, 손씄수두는 압력에너지의 감소로 나타난다.
이 성립한다.
길이가 인 직관속의 흐름에 의한 압력강하 을 로 표시하고 관벽 에 있어서의 전단응력을 이라 하면 위 식은 다음과 같이 된다.

이 식은 압력의 차원을 가지므로 양변에 이것과 동일한 차원의 동압로 나누면 그 몫은 Euler 수가 된다. 이것을 Euler 수 대신 로 표시하면

이 식을 Darcy - Weisbach 의 식이라 하고 무차원수 를 관마찰계수라 한다. 위 식에 의한 실험결과에서 다음과 같은 사실들이 증명되었다.
• 압력손씄은 관의 길이에 비례한다.