토목기사 요약/수리수문학/관수로
동수반경
[편집]= 경심
♣♣13-2, 16-4 등등 기본
- 윤변 P : 유수 단면이 수로 주벽과 접하는 길이
원 관이 반만 차는 경우 실수로 유수단면적 A 대신 원관 단면적 넣으면 안 됨! 이래서 한번 틀림.
전단응력
[편집]유도는 w:관수로(위키백과) 참고
♣♣
관수로에 층류가 흐를 때
관 중심에서 r만큼 떨어진 곳의 전단응력 : 마찰응력분포는 직선식(변수 간 관계 묻는 문제 12-3, 14-2, 16-4)
베르누이 방정식, 운동량 방정식, 연속방정식으로부터 유도.
관벽 마찰응력
- R : 관 안쪽 반지름
관수로 난류 흐름이라도 벽면 부근에는 벽면마찰로 층류로 흐른다. 이 부분을 층류 저층이라 함.(12-3)
1. 00, 02
지름이 4cm인 원관 속에 섭씨 20도의 물이 흐른다. 관로 길이 1m 구간에서 압력강하가 0.1g/cm2이었을 때 관벽의 마찰응력은?
유속, 유량
[편집]하겐 - 푸아죄유의 법칙
유속분포는 포물선 (변수 관계 13-1, 14-2)
관수로 전단응력 식, 뉴턴의 점성법칙을 결합, 적분하여 유도.
(참고)
최대유속은 평균유속의 2배
유량
을 적분하여 유도.
12, 13, 변수 관계 13-1, 14-2
공동 현상
[편집]- 공동 현상 : 흐르는 유체에 속도 변화가 생기면 국부적으로 압력이 증기압 이하가 되는데, 이때 물 속에 있던 공기가 분리되어 물속에 공기방울이 생기는 현상. 공동현상이 생기면 고체 표면에 강한 충격을 주는데 이를 pitting이라 함.(97, 01)
수격 작용
[편집]- 관 크기에도 영향 받음(98)
-
- E : 복합탄성계수
마찰 손실 수두
[편집]Darcy-Weisbach 공식
- 물의 점성과 관 내 조도에 비례
- 원인 : 물은 점성을 갖고 있기 때문에 물이 수로 내를 흐를 때 물 분자 상호간 또는 물과 벽 사이에 에너지 손실이 생긴다.(베르누이 정리로부터 유도)
♣♣♣12-3, 13-1, 13-2, 14-2, 14-3, 18-2
- 사각형 통수단면인 경우, D는 동일 동수반경인 원관 직경을 구해서 대입해준다.
마찰손실계수
[편집]♣♣13-2, 14-1, 14-2, 18-3
- 층류 :
- 난류
- 매끈한 관, 거친 관에 따라 다름.
- 매끈한 관은 레이놀즈 수만의 함수.
- 거친관은 상대조도만의 함수
마찰 이외의 손실 수두
[편집]소손실의 적용범위
[편집]♣♣♣13-1, 18-3
마찰 이외 관수로 내 손실을 소손실이라 하고 소손실을 고려해야할 경우는 다음과 같다.
- : 관의 길이가 충분히 길기 때문에 국부 손실은 거의 무시된다.
- : 관의 길이가 짧기 때문에 소손실을 무시할 수 없다.
소손실 유형
[편집]♣♣ 13-1, 16-4
- fm : 손실 계수
13-1, 18-1
입구손실 fe = 0.5
출구손실 fo = 1.0
무디 도표
[편집]08, 11, 13-1, 15-1
- 층류와 난류의 물리적 상이점은 f - Re 관계가 한계 레이놀즈 수 부근에서 갑자기 변한다는 점이다.
- 난류 영역에서 f - Re 곡선은 상대조도에 따라 변하며 레이놀즈 수보다 관의 조도에 더 큰 영향을 받는다.(거친 관인 경우 상대조도에만 영향 받고, 매끈한 관인 경우 Re에만 영향 받음)[1][2][3][4]
- 상대조도 : 조도 e / 관의 직경 D
유속 경험식
[편집]♣♣♣개수로, 관수로에 사용.
Manning 공식
[편집]07, 13-2, 15-2, 18-2, 19-1 / 상수도 13-3
n은 조도 계수(줌), R은 경심, I는 동수 경사(개수로에선 수로경사)라 할 때
- (15-1 / 상수도 13-3)
Chezy 공식
[편집]개수로, 관수로에 사용.
♣13-2, 13-3, 14-1, 16-1, 16-2
- C는 평균 유속 계수.
- g는 중력가속도
- f는 마찰 손실 계수
Hazen-Williams 공식
[편집]관수로에서. (상수도 99, 03, 06, 13-1(지수값 물어봄..))
v = 0.84935 C R0.63 I0.54 = 0.35464 C D0.63 I0.54
- C: 평균유속계수
- R: 동수반경
- I: 동수경사
마찰속도
[편집]16-1, 18-1
- g : 중력가속도
- R : 동수반경. 경심.
- I : 동수경사. 관수로에서
- hL : 손실수두
- L : 관 길이
유수에 의한 동력
[편집]♣♣
수차, 발전기, 터빈
[편집]
- He : 총 낙차 - 총 손실수두
- η : 효율
펌프
[편집]상하수도에 적음
각주
[편집]- ↑ 김경호 (2010). 《수리학》. 한티미디어.
- ↑ 고영하 외. 《유체역학》. 북스힐.
- ↑ Clayton T. Crowe 외. 《유체역학》 9판. 한티미디어.
- ↑ 송재우. 《수리학》 3판. 구미서관.
참고 문헌
[편집]- 임진근 외 (2015). 《토목기사 필기 - 수리수문학》. 성안당.
- 김경호 (2010). 《수리학》 1판. 한티미디어. ISBN 978-89-6421-019-2.
- 전일권 (2009). 《수리학》. 동화기술.