분야
docx2. 실험이론
A. Bernoulli Equation
B. Continuity Equation
C. Experimental Parameters
3. 실험방법
A. 실험기기
B. 실험과정
4. 실험결과
A. Raw Data
B. Calculated Data
5. 실험토론
A. Data Analysis and Interpretation of Results
B. Derivation of Bernoulli Equation
C. Error Analysis and Suggested Improvements
i. Viscous Friction Loss
6. 결론
7. 참고문헌
유체 역학은 정역학, 동역학, 열역학 등의 고전 물리 법칙을 적용하는 학문 분야로부터의 시작부터 오늘날에는 유체를 연속적인 매체로 보는 시뮬레이션이 가능한 분야로 발전해왔다. 이러한 적용에서 주로 적용되는 식은 물질수지, 에너지수지, 운동량수지식이라고 볼 수 있으며 각 상황에서 이 식들은 유체의 이동을 기술하는 표현으로 쓰여왔다.
이번 실험에서는 Bernoulli’s Theorem Demonstration Apparatus 를 살펴보기로 한다. 이 기기는 아크릴로 만들어진 Venturi Tube로 이루어져 있으며 일련의 Wall Tapping은 정적 압력의 측정을 가능케 해준다. 이로 인해 측정된 압력을 통해 기기를 일정한 속도로 흐르는 물이 Bernoulli Equation을 따르는지를 확인해보기로 한다.
실험이론
Bernoulli Equation
Macroscopic System의 경우 열역학 제1법칙은 다음과 같이 표현될 수 있다.
d/dt ∫▒〖ρE dV〗=〈ρUAE〉_1-〈ρUAE〉_2+ Q_H+W_s+W_f
[Q_H=Rate of Heat Transfer,W_s=Rate of Shaft Work,W_f=Rate of Flow Work]
이 식에 Steady-State Assumption을 적용하면
0=∆〈ρUAE+pUA〉- Q_H-W_s
0=∆〈ε+U^2/2+gh+p/ρ〉 - (Q_H ) ́-(W_s ) ́=d〈ε+U^2/2+gh+p/ρ〉 - (dQ_H ) ́-(dW_s ) ́
∴TdS-〖dQ ́〗_H+(dU^2)/2+g dh+dp/ρ=d(W_s ) ́
∴(dU^2)/2+g dh+dp/ρ=d(W_s ) ́-(dE_v ) ́
∴〖∆U〗^2/2+g ∆h+∆p/ρ=∆(W_s ) ́-(〖∆E〗_v ) ́
와 같이 Bernoulli Equation을 구할 수 있다.
B. Middleman, Stanley “An Introduction to Fluid Dynamics” John Wiley + Sons Inc. New York 1998.
C. W. L. McCabe and J. C. Smith, "Unit Operations of Chemical Engineering", 3rd ed., McGraw-Hill, 1976.
D. Morton M. Denn, "Process Fluid Mechanics", PRENTICE-HALL, INC., 1980.
E. w. j. Beek & K. M. K. Muttzall, TRANSPORT PHENOMENA, JOHN WILEY & SONS, 1975.
F. Frank m. white, viscous fluid flow, McGraw-Hill, 1976.
G. R. Byron Bird, Warren E. Stewart and Edwin N. Lightfood, "Transport Phenomena", JOHN WILEY & SONS, 1960.
