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입구(D) 영역에서는 거의 비점성인 상류유동이 모여져서 관으로 들어올 것입니다.(압력=1800bar)
이후 점성에 의하여 관로에는 경계층이 형성되고, 관로 중심에서의 유속은 점차 가속이 됩니다.(압력<1800bar)
입구에서 멀어질수록 경계층은 중심부에서 만나고 결국 비점성부분은 없어지죠.(압력<<1800bar)
이에 관류는 완전히 점성유동이 되고 더 이상 유동이 변하지 않고 완전히 발달된 유동이 됩니다.
여기부터는 속도분포가 일정하고 압력손실도 관로의 길이에 비례하여 선형적으로 일어나게 되죠...
1) 'D=d' 인 경우: 비 압축성 유체라고 가정하면 유량은 입구나 출구나 모두 동일할 것이구요, 압력은 입구부터 비점성부분이 없어지는 경계층 영역까지는 급격히 떨어지다가 유동이 변하지 않는 점성유동 구간부터는 선형적으로 감소하게 됩니다.
==> 계산을 위해서는 유체의 점성, 관로의 표면조도, 유체의 온도 등 구체적인 팩터가 필요합니다.
2) 'D>d' 인 경우: 위의 'D=d' 인 경우와 비교해서 입구의 직경이 크다는 말인것 같은데, 이 경우 관로경이 서서히 줄어들으므로 1)에 비해 압력손실이 천천히 나타납니다. 당연히 1)에 비해 출구에서의 압력이 커서 유량도 많아집니다. 'L' 구간의 길이가 더 길어져야 1)과 같은 유량을 확보할 수 있겠네요.
==> 무디차트에 보면 조도비. 즉,'조도/관로경'이라는 팩터가 있는데, 무디차트는 바로 이 조도비에 따른 마찰계수와 레이놀드 수의 상관관계를 나타낸 표입니다. 앞서 말씀드린 팩터들을 알고 있다는 가정하에 유체역학책 보시면서 공부하시면 계산결과를 도출하실 수 있겠지만, 질문하신 내용대로 제작하시어 테스트를 하는 편이 빠르고 정확할 것 같네요. 유체역학 책을 저술한 공학박사들도 유체에 관한한 일반화된 공식을 만들어내지 못하고 있다는 현실에서 보든, 무디라는 사람 자신이 도출한 유체역학 공식을 새 파이프에 적용해도 10% 정도의 오차가 있다는 지적을 했다는 사실을 보든 말이죠ㅎㅎㅎ |
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