상사법칙은 기하학적·운동학적·역학적 상사를 기반으로 모형 실험 결과를 원형에 적용하는 법칙입니다. 펌프 등 회전 기계의 성능 변화를 예측할 때 활용되며, 주요 내용은 다음과 같습니다
주요 내용
기하학적 상사
길이 비율이 일정하면 면적은 제곱, 체적은 세제곱으로 변화합니다. 예: 펌프 임펠러 직경이 2배 증가하면 유량은 8배, 양정은 4배 증가합니다
운동학적 상사
시간 축척비(t/tm)가 일정해야 속도·가속도 비율이 유지됩니다. 예: 비디오 슬로우 모션은 시간 축척비 2배로 속도가 절반으로 줄어듭니다
역학적 상사
힘의 분포가 비례해야 하며, 밀도·속도·점성 등 유체 역학적 조건이 일치해야 합니다. 점성 영향을 무시할 경우 무차원 유량계수가 일정해야 합니다
펌프 성능 예측 : 회전수(N)와 임펠러 직경(D) 변화에 따라 유량(Q), 양정(H), 동력(L)이 비례적으로 변합니다. 예: N이 2배 증가하면 Q는 8배, H는 4배 증가합니다
모형 실험 : 축소 모형 실험 결과를 원형에 환산할 때 상사법칙을 적용해 비용과 시간을 절감할 수 있습니다
전제 조건 : 구조적 상사(치수 비율 일치)와 유동 상태 상사(점성 영향 무시)가 필수적입니다. 임펠러 가공 시 20% 이내로 제한해야 효율 저하를 방지할 수 있습니다
