유체역학 실험 - 벤츄리미터 실험( 벤츄리미터관를 통해 비압축성 유체가 흐를 때 유량을 직접 측정하고, 베르누이 방정식을 이용하여 이론적으로 예측한 값과 비교)

1. 서론
1) 실험목적
수평으로 놓인 벤츄리미터관를 통해 비압축성 유체가 흐를 때 유량을 직접 측정하고, 베르누이 방정식을 이용하여 이론적으로 예측한 값과 비교하여 본다.

2) 이론 및 배경
벤츄리미터
베르누이 정리를 응용하여 관속의 유량을 측정하는 계기. 관의 중간을 가늘게하고 그 전후에 직립관을 세워 그 액면의 차로 물의 유량을 측정하는 장치이다.
벤츄리 유량계는 일반적으로 주조하여 만들고 표준설계의 성능을 만족하도록 허용공차가 작게 기계 가공한다. 그 결과 벤투리 유량계는 무겁고, 부피가 크고, 값이 비싸다. 목에서부터 하류인 원추형의 디퓨저 단면에서는 압력회복이 아주 잘 된다. 그러므로 전체 수두손실이 작다. 벤투리 유량계는 내부형상 때문에 자정기능이 있다. 벤투리 유량계의 유량계수는 Reynolds수가 높을 때 0.980-0.995 범위의 값을 가진다는 것을 실험자료에서 알 수 있다. 따라서 C=0.99에서Reynolds 수가 높을 때 약 ± 1% 오차범위 내에서 질량유량을 측정할 때 이용될 수 있다. 오리피스 판, 유동노즐, 그리고 벤투리에서 발생되는 모든 압력강하는 유량의 제 곱에 비례한다. 실제 사용할 때 유량계의 크기는 예상되는 최대유량을 측정할 수 있는 것으로 선정되어야 한다. 압력강하 대 유량의 관계는 비선형적이기 때문에 제한된 범위의 유량에서만 정확하게 측정할 수 있다. 목이 하나인 유량계는 보통 4:1의 범위를 갖는 유량에서 사용된다. 유량 측정부를 지나는 회복될 수 없는 수두손실은 측정부위 전후의 압력차 p의 비로 나타낼 수 있다.

베르누이 방정식

유체 동역학에서 베르누이 방정식(Bernoulli s equation)은 이상 유체(ideal fluid)에 대하여, 유체에 가해지는 일이 없는 경우에 대해, 유체의 속도와 압력, 위치 에너지 사이의 관계를 나타낸 식이다. 이 식은 1738년 다니엘 베르누이가 그의 저서 “유체역학” 에서 발표하였다.
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