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Manning 공식의 조도계수(n)와 마찰손실계수(f)의 관계를 정의한… | [정수시설운영관리사 1급 1차] 20년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[정수시설운영관리사 1급 1차] 20년 1회차
Manning 공식의 조도계수(n)와 마찰손실계수(f)의 관계를 정의한 것으로 옳은 것은? (단, D는 원형 관로의 직경이다.)
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해설

Manning 식과 Darcy-Weisbach 식을 같은 동수경사로 놓고 정리하면 f=124.6 n2D1/3f=\dfrac{124.6\,n^{2}}{D^{1/3}} 가 된다.

Manning 식 V=1nR2/3I1/2V=\dfrac{1}{n}R^{2/3}I^{1/2} 에서 I=n2V2R4/3I=\dfrac{n^{2}V^{2}}{R^{4/3}} 이고, Darcy-Weisbach 식 hL=fLDV22gh_{L}=f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^{2}}{2g} 에서 I=f V22gDI=\dfrac{f\,V^{2}}{2gD} 이다.

두 경사를 같다고 두고 만관 원형관의 경심 R=D4R=\dfrac{D}{4} 를 대입하면
f=2gD n2(D/4)4/3=2g⋅44/3⋅n2D1/3f=\dfrac{2gD\,n^{2}}{(D/4)^{4/3}}=2g\cdot4^{4/3}\cdot\dfrac{n^{2}}{D^{1/3}}
=19.6×6.35×n2D1/3=124.6 n2D1/3=19.6\times6.35\times\dfrac{n^{2}}{D^{1/3}}=\dfrac{124.6\,n^{2}}{D^{1/3}}

따라서 계수는 62.3이 아니라 124.6이고 지름의 지수는 1/6이 아니라 1/3이다. 마찰손실계수가 조도계수의 제곱에 비례하고 관지름의 세제곱근에 반비례한다는 관계로 기억해 두면 된다.

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