도수가 15m 폭의 수문 하류 측에서 발생되었다. 도수가 일어나기 전의… | [토목기사 필기] 19년 3회차 기출문제 상세 페이지
1[토목기사 필기] 19년 3회차
도수가 15m 폭의 수문 하류 측에서 발생되었다. 도수가 일어나기 전의 깊이가 1.5m이고 그때의 유속은 18m/s였다. 도수로 인한 에너지 손실 수두는? (단, 에너지 보정계수 α = 1 이다.)
1
3.24 m
2
5.40 m
3
7.62 m
4
8.34 m
해설
도수(hydraulic jump)에서 에너지 손실 수두는 hL=4y1y2(y2−y1)3로 구하며, 먼저 연속방정식과 운동량방정식을 이용해 도수 후 깊이 y2를 구해야 한다. 연속방정식: Q=v1y1B=v2y2B에서 v2=y2v1y1=y218×1.5=y227 운동량방정식(수평력): 2ρgy12B−2ρgy22B=ρQ(v2−v1)를 정리하면 y12−y22=2gBQ(v2−v1), 단위동수로(specific momentum) 관계식으로 정리하면: y2=2y1(−1+1+8gy12v12y1)=2y1(−1+1+gy18v12) 대입: y2=21.5(−1+1+9.8×1.58×182)=0.75(−1+1+14.72592)=0.75(−1+1+176.46)=0.75(−1+177.46)=0.75(−1+13.322)=0.75×12.322=9.24 m 에너지 손실 수두: hL=4×1.5×9.24(9.24−1.5)3=55.44(7.74)3=55.44463.68=8.36 m≈8.34 m
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