수면의 차이가 H인 두 저수지 사이에 지름 d, 길이 ℓ인 관로가 연결… | [일반기계기사 필기] 20년 2회차 기출문제 상세 페이지
1[일반기계기사 필기] 20년 2회차
수면의 차이가 H인 두 저수지 사이에 지름 d, 길이 ℓ인 관로가 연결되어 있을 때 관로에서의 평균 유속(V)을 나타내는 식은? (단, f는 관마찰계수이고, g는 중력가속도이며, K1, K2는 관입구와 출구에서의 부차적 손실계수이다.)
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해설
두 수면의 차 H가 관 입구·마찰·출구 손실의 합과 같다고 놓으면 V = √( 2gH / (K1 + fℓ/d + K2) ) 이다.
에너지식은 H = (K1 + f·ℓ/d + K2) × V²/2g 이고, 관마찰 손실은 다르시-바이스바흐 식 hL = f(ℓ/d)(V²/2g) 이므로 길이와 지름의 비가 들어가야 한다.
- fℓ 이나 fdℓ 처럼 지름으로 나누지 않은 항은 무차원이 아니어서 손실계수 K1, K2와 더할 수 없다.
- 분자에 지름 d가 곱해진 2gdH 형태는 속도 제곱의 차원을 만들지 못한다.
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