기계공학 실험 - 개수로 유동 실험

개수로 유동 실험
개수로(Open channel)에 3각 위어(Triangular weir)를 설치하여 월류수심과 유량을 측정후 실제유량계수(C)를 구하고 이론유량과 실험에서 측정한 유량을 비교한다. 또한 KS B 6302규정의 실험식을 이용하여 실험유량계수(K)와 실제유량계수(C)를 비교한다.

이론적 배경
3각 위어(Triangular weir)
3각 위어는 개수로의 소유량 측정에 사용하는 것으로 V - 노치 위어라고도 한다. 개수로에 3각 위어를 설치하고 물이 위어를 넘어 흐를 때 위어의 노치점에서 수면까지 높이(위어의 양정, m)를 측정함으로써 유량을 다음과 같은 식에서 구할수 있다.
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Q_ideal= 8/15 √2g H^(5⁄2)

여기서 Q_ideal는 이론유량(m^3/min⁡), g는 중력 가속도(g = 9.80665m/s^2), H는 위어의 양정(노치점에서 수면까지의 높이, m)이다. 또한 KS B 6302규정의 실험식에서는 다음과 같이 구한다.

Q_KS=KH^(5⁄2)

여기서 Q_KS는 KS B 6302규정의 실험식유량(m^3/min⁡), K는 실험식유량계수{K=81.2+0.24/H+(8.4+ 12/√D)〖(H/B-0.09)〗^2}이다. H는 위어의 양정(m), D는 수로 바닥면에서 노치점까지의 높이(m), B는 수로의 폭(m)이다.

증명

위의 그림과 같이 위어의 흘러넘치는 유량 Q는 점○1, ○2에 베르누이 방정식을 적용하여 구한다.

p_1/+ (V_1^2)/2g+Z_1= p_2/+ (V_2^2)/2g+ Z_2 → p_1/+ (V_1^2)/2g+H= p_2/+ (V_2^2)/2g+(H-y)

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