피토관

피토 튜브(/ˈ파이 ː-ʊ/PE-toh; 피토 프로브)는 유체 유속을 측정합니다.그것은 18세기 초에 프랑스의 기술자인 앙리 피토에 의해 발명되었고,^[1] 19세기 중반에 프랑스의 과학자인 앙리 다아시에 의해 현대적인 형태로 수정되었습니다.^[2]그것은 항공기의 공기 속도,^[3] 보트의 물 속도, 그리고 산업에서 액체, 공기, 그리고 가스의 유속을 결정하는 데 널리 사용됩니다.

운행론

기본 피토 튜브는 유체 흐름을 직접 가리키는 튜브로 구성됩니다.이 튜브에는 유체가 들어 있으므로 압력을 측정할 수 있습니다. 유동이 계속될 수 있도록 하는 출구가 없기 때문에 이동 중인 유체가 정지(정지)됩니다.이 압력은 유체의 정체 압력으로, 총 압력 또는 (특히 항공에서) 피토 압력이라고도 합니다.

측정된 정체 압력 자체는 유체 유속(항공에서의 공기 속도)을 결정하는 데 사용될 수 없습니다.그러나 베르누이의 방정식은 다음과 같습니다.

정체압력 = 정압 + 동압

쓸 수도 있는 것

p_{t}=p_{s}+\left ({\frac {\rhou^{2}}{2}}\right)

유속에 대한 해결은

u={\sqrt {\frac {2(p_{t}-p_{s})}{\rho}}}

어디에

$u$ $u$ 은 $u$ (는) 유속입니다.
$p_{t}$ ${\$ 는 $p_{t}$ 정체 또는 전체 압력입니다.
$p_{s}$ ${\$ 는 $p_{s}$ 정압입니다.
ρ $\rho$ {\displaystyle \rho}는 유체 밀도입니다.

참고: 위 식은 비압축성으로 취급할 수 있는 유체에만 적용됩니다.액체는 거의 모든 조건에서 비압축성으로 취급됩니다.특정 조건에서의 가스는 비압축성으로 추정될 수 있습니다.압축성을 참조합니다.

그러면, 동적 압력은 정체 압력과 정압의 차이입니다.그런 다음 밀폐 용기 내부의 격막을 사용하여 동적 압력을 결정합니다.다이어프램 한쪽의 공기가 정압이고 다른 한쪽이 정체 압력이면 다이어프램의 편향은 동압에 비례합니다.

항공기에서 정압은 일반적으로 동체 측면의 정압 포트를 사용하여 측정됩니다.측정된 동적 압력은 항공기의 표시된 공기 속도를 결정하는 데 사용될 수 있습니다.상술한 다이어프램 배열은 일반적으로 기계식 레버를 통해 동적 압력을 공기 속도 판독값으로 변환하는 공기 속도 표시기 내에 포함됩니다.

별도의 피토 및 정적 포트 대신 피토-정적 튜브(Prandtl tube라고도 함)를 사용할 수 있으며, 이 튜브는 직접 공기 흐름 외부의 측면에 구멍이 있는 피토 튜브와 동축을 이루는 두 번째 튜브를 사용하여 정압을 측정할 수 있습니다.^[4]

액체 컬럼 압력계를 사용하여 $\Delta p\equiv p_{t}-p_{s}$ ≡ δ $pt$ - $ps {\displaystyle$ \Delta p\equiv p_{t} - p_{s},

\Delta h={\frac {\Delta p}{\rho _{l}g}

어디에

$δ$ h {\ $displaystyle$ \Deltah $}$ 는 열의 높이 차이입니다.
$l$ {\displaystyle \rho_{l}은 압력계에서 액체의 밀도입니다.
g는 중력에 의한 표준 가속도입니다.

그러므로,

u={\sqrt {\frac {2\,\delta h\,\rho _{l}g}{\rho }}}

항공기 및 사고

피토-정적 시스템(pitot-static system)은 항공기의 공기 속도, 마하 수, 고도 및 고도 추세를 결정하기 위해 항공에서 가장 자주 사용되는 압력에 민감한 기구의 시스템입니다.피토-스태틱 시스템은 일반적으로 피토 튜브, 정적 포트 및 피토-스태틱 계측기로 구성됩니다.^[5]공기 속도와 같은 피토 정적 시스템에서 얻은 정보가 잠재적으로 안전에 중요하기 때문에 피토 정적 시스템 판독치의 오류는 매우 위험할 수 있습니다.

몇몇 상업 항공사 사건들과 사고들은 피토-정적 시스템의 고장으로 추적되고 있습니다.예를 들면 오스트레일리아의 라이네아스 에어레아스 2553편, 노스웨스트 항공 6231편, 버겐에어 301편, 그리고 두 대의 X-31 중 한 대가 있습니다.^[6]프랑스 항공 안전 당국인 BEA는 피토 튜브 아이싱이 에어프랑스 447편의 대서양 추락의 원인이 됐다고 밝혔습니다.^[7]2008년 에어카라 ï베스는 자사의 A330에 피토 튜브가 오작동한 사건이 두 건 발생했다고 보고했습니다.

Birgenair 301편은 치명적인 피토관 고장을 일으켰는데, 조사관들은 피토관 안에 둥지를 튼 곤충들 때문이라고 추측했습니다. 가장 유력한 용의자는 검은 진흙 도랑말벌입니다.

에어로페루 603편은 청소부가 정적 포트를 테이프로 막아서 나가 치명적인 피토-정적 시스템 장애를 일으켰습니다.

산업용 응용프로그램

산업에서 측정되는 유속은 풍속계로 측정하기 어려운 덕트와 배관에서 흐르는 유속인 경우가 많습니다.이러한 측정에서 가장 실용적으로 사용할 수 있는 기구는 피토 튜브입니다.피토 튜브는 덕트의 작은 구멍을 통해 삽입될 수 있으며, 피토는 U-튜브 워터 게이지 또는 덕트 풍동 내부의 유속을 결정하기 위한 다른 차압 게이지에 연결됩니다.이 기술의 한 가지 용도는 조절된 공간으로 전달되는 공기의 양을 결정하는 것입니다.

덕트의 유체 유량은 다음으로부터 추정할 수 있습니다.

체적유량(분당 cubic피트) = 덕트면적(평방피트) × 유속(분당 feet)

체적유량(초당 cubic미터) = 덕트면적(제곱미터) × 유속(초당 meters미터)

항공에서 공기 속도는 일반적으로 매듭 단위로 측정됩니다.

풍속이 빠른 기상 관측소에서는 피토 튜브를 변형하여 피토 튜브 정적 풍속계라고 하는 특수한 유형의 풍속계를 만듭니다.^[9]

참고 항목

참고문헌

메모들

^ Pitot, Henri (1732). "Description d'une machine pour mesurer la vitesse des eaux courantes et le sillage des vaisseaux" (PDF). Histoire de l'Académie Royale des Sciences avec les mémoires de mathématique et de physique tirés des registres de cette Académie: 363–376. Retrieved 2009-06-19.
^ Darcy, Henry (1858). "Note relative à quelques modifications à introduire dans le tube de Pitot" (PDF). Annales des Ponts et Chaussées: 351–359. Retrieved 2009-07-31.
^ Venturi effect and Pitot tubes Fluids Physics Khan Academy, retrieved 2019-12-15
^ "항공기 계기의 작동법" 대중과학, 1944년 3월 116쪽
^ Willits, Pat, ed. (2004) [1997]. Guided Flight Discovery - Private Pilot. Abbot, Mike Kailey, Liz. Jeppesen Sanderson. pp. 2–48–2–53. ISBN 0-88487-333-1.
^ "NASA Dryden news releases. (1995)".
^ "Training flaws exposed in Rio-Paris crash report". Reuters. 5 July 2012. Retrieved 5 October 2012.
^ Daly, Kieran (11 June 2009). "Air Caraibes Atlantique memo details pitot icing incidents". Flight International. Retrieved 19 February 2012.
^ "Instrumentation: Pitot Tube Static Anemometer, Part 1". Mount Washington Observatory. Archived from the original on 14 July 2014. Retrieved 14 July 2014.

서지학

Kermode, A.C. (1996) [1972]. Mechanics of Flight. Barnard, R.H. (Ed.) and Philpott, D.R. (Ed.) (10th ed.). Prentice Hall. pp. 63–67. ISBN 0-582-23740-8.
Pratt, Jeremy M. (2005) [1997]. The Private Pilot's Licence Course: Principles of Flight, Aircraft General Knowledge, Flight Performance and Planning (3rd ed.). gen108–gen111. ISBN 1-874783-23-3.
Tietjens, O.G. (1934). Applied Hydro- and Aeromechanics, based on lectures of L. Prandtl, Ph.D. Dove Publications, Inc. pp. 226–239. ISBN 0-486-60375-X.
Saleh, J.M. (2002). Fluid Flow Handbook. McGraw-Hill Professional.

외부 링크

[1] Pitot, Henri (1732). "Description d'une machine pour mesurer la vitesse des eaux courantes et le sillage des vaisseaux" (PDF). Histoire de l'Académie Royale des Sciences avec les mémoires de mathématique et de physique tirés des registres de cette Académie: 363–376. Retrieved 2009-06-19.

[2] Darcy, Henry (1858). "Note relative à quelques modifications à introduire dans le tube de Pitot" (PDF). Annales des Ponts et Chaussées: 351–359. Retrieved 2009-07-31.

[3] Venturi effect and Pitot tubes Fluids Physics Khan Academy, retrieved 2019-12-15

[4] "항공기 계기의 작동법" 대중과학, 1944년 3월 116쪽

[jepp-5] Willits, Pat, ed. (2004) [1997]. Guided Flight Discovery - Private Pilot. Abbot, Mike Kailey, Liz. Jeppesen Sanderson. pp. 2–48–2–53. ISBN 0-88487-333-1.

[6] "NASA Dryden news releases. (1995)".

[7] "Training flaws exposed in Rio-Paris crash report". Reuters. 5 July 2012. Retrieved 5 October 2012.

[8] Daly, Kieran (11 June 2009). "Air Caraibes Atlantique memo details pitot icing incidents". Flight International. Retrieved 19 February 2012.

[9] "Instrumentation: Pitot Tube Static Anemometer, Part 1". Mount Washington Observatory. Archived from the original on 14 July 2014. Retrieved 14 July 2014.

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