[기계공학]풍동 유동가시화 실험 예비레포트

문서 내 토픽

1. 유동 내 물체에 작용하는 항력과 양력

움직이는 유체의 경우 물체 표면에서 점성의 영향으로 인해 접선 방향으로 작용하는 전단력과 물체의 표면과 수직 방향으로 작용하는 힘인 압력이 존재한다. 이때 전단력과 압력이 합쳐진 합력의 유동 방향 선분을 항력(drag)이라고 한다. 항력은 유동 방향으로 가해지는 힘이기 때문에 마찰과 같이 유동을 방해하는 현상들을 발생시킨다. 양력은 항력의 유동 방향에 수직으로 작용하는 성분이다. 양력은 물체의 흐름 방향에 대한 경사각, 물체의 면적, 흐름 속도, 유체 밀도 등에 따라 정해진다.
2. 연기 유동 가시화

연기 유동 가시화 기법은 유동 형태를 눈으로 보거나 사진을 찍어서 관찰하여 유동장의 정성적 정보를 파악하는 방법이다. 연기 이용법은 염료에 비해 상당히 작은 입자로 응집된 기체를 이용하여 기체에서의 흐름을 묘사하기 위한 방법이다. 많은 양의 빛을 산란하여 기체의 넓고 전체적인 유동을 묘사하기에 적합하다. 연기 유동 가시화는 유동 자체를 교란시키지 않으면서 특정 순간의 전체 유동장을 가시화함으로써 측정하고자 하는 유동에 대한 공간적인 유동 정보를 제공하는 장점이 있다.
3. 입자 영상 유속계(PIV)

PIV는 입자 영상 취득과 입자 영상 처리의 단계로 나눌 수 있다. 입자 영상 취득과정의 구체적인 단계는 유동 추적을 위한 추적 입자를 유체 내에 주입한 후, 레이저 점광원을 2차원 광시트 형태로 변환한 후, 추적 입자에 의해 산란된 빛을 고속카메라를 이용하여 입자 영상을 취득한다. 입자 영상 처리의 구체적인 단계는 전체 입자 영상을 수천 개의 조사영역으로 나누고 짧은 시간 간격으로 얻은 두 입자 영상의 조사영역 간의 상호상관 연산을 통해 순간 유속을 측정하는 과정을 반복하면서 전체 유동장에 대한 순간 속도장을 측정하여 유동을 가시화하는 원리이다.
4. 실타래(Tuft) 기법

실타래 기법은 유동 형태를 눈으로 보거나 사진을 찍어서 관찰하여 유동장의 정성적 정보를 파악하는 방법이다. 실타래 이용법은 유체역학적 현상에 의해 성능에 큰 영향을 미치는 유동 현상을 위치마다 자세히 확인할 수 있는 장점이 있기 때문에 자동차, 항공기 등에서 사용된다.
5. 원봉 주위 유동의 압력 변화

경계층이 층류인 경우에는 유동 박리가 원봉의 정체점를 기준으로 theta`approx`80 DEG에서 일어난다. 또한 난류일 경우에는 유동 박리가 원봉의 정체점을 기준으로 theta ` APPROX `140 DEG 에서 일어난다. 따라서 난류에서의 theta 값이 층류보다 더 크기 때문에 난류에서는 층류보다 더 작은 압력 변화가 생성된다. 비점성 이상 유동인 경우 압력 변화는 0에 가까워질 것이다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 유동 내 물체에 작용하는 항력과 양력

유동 내 물체에 작용하는 항력과 양력은 유체역학 분야에서 매우 중요한 개념입니다. 항력은 유체와 물체 사이의 상대운동에 의해 발생하는 저항력으로, 물체의 운동을 방해하는 요인이 됩니다. 반면 양력은 유체와 물체 사이의 압력차로 인해 발생하는 힘으로, 물체를 들어올리는 역할을 합니다. 이러한 항력과 양력은 비행기, 자동차, 선박 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 하며, 이를 정확히 이해하고 예측하는 것은 매우 중요합니다. 유동 내 물체에 작용하는 항력과 양력에 대한 연구는 지속적으로 이루어지고 있으며, 새로운 기술 개발과 더불어 더욱 발전할 것으로 기대됩니다.
2. 연기 유동 가시화

연기 유동 가시화는 유체역학 분야에서 매우 중요한 실험 기법 중 하나입니다. 이 기법을 통해 복잡한 유동 현상을 시각적으로 관찰할 수 있어, 유동의 특성을 이해하고 분석하는 데 큰 도움이 됩니다. 연기 유동 가시화는 다양한 분야에 활용되며, 특히 항공, 자동차, 건축 등의 분야에서 널리 사용됩니다. 이 기법을 통해 유동 패턴, 박리 현상, 와류 생성 등을 관찰할 수 있어 설계 및 최적화 과정에 활용할 수 있습니다. 또한 연기 유동 가시화는 유체역학 연구에 있어 필수적인 도구로 여겨지며, 앞으로도 지속적인 발전이 이루어질 것으로 기대됩니다.
3. 입자 영상 유속계(PIV)

입자 영상 유속계(PIV)는 유체역학 분야에서 널리 사용되는 유속 측정 기법 중 하나입니다. 이 기법은 유체 내부에 미소한 입자를 주입하고, 이 입자의 움직임을 카메라로 촬영하여 유속을 측정하는 방식입니다. PIV는 유동 패턴, 난류 특성, 속도 분포 등을 정량적으로 분석할 수 있어 다양한 응용 분야에서 활용되고 있습니다. 특히 항공, 자동차, 에너지 등의 분야에서 중요한 역할을 하며, 최근에는 의료 분야에서도 혈류 측정 등에 활용되고 있습니다. PIV 기술은 지속적으로 발전하고 있으며, 측정 정확도와 공간 해상도 향상, 실시간 분석 등의 기능이 추가되고 있습니다. 이를 통해 유체역학 연구와 산업 응용 분야에서 더욱 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
4. 실타래(Tuft) 기법

실타래(Tuft) 기법은 유체역학 분야에서 유동 가시화를 위해 사용되는 중요한 기법 중 하나입니다. 이 기법은 유체 흐름 내에 작은 실타래를 부착하여 유동 패턴을 관찰하는 방식입니다. 실타래는 유체와 상호작용하며 움직이므로, 유동의 방향과 박리 현상 등을 시각적으로 확인할 수 있습니다. 실타래 기법은 간단하고 저렴한 장비로 구현할 수 있어 널리 사용되며, 특히 항공, 자동차, 건축 등의 분야에서 중요한 역할을 합니다. 최근에는 실타래 기법을 디지털 이미지 처리 기술과 접목하여 정량적인 유동 분석이 가능해지고 있습니다. 이를 통해 실타래 기법은 유체역학 연구와 산업 응용 분야에서 더욱 중요한 도구로 자리잡을 것으로 기대됩니다.
5. 원봉 주위 유동의 압력 변화

원봉 주위 유동의 압력 변화는 유체역학 분야에서 매우 중요한 연구 주제 중 하나입니다. 원봉 주위의 유동은 복잡한 박리 현상과 와류 생성을 동반하며, 이에 따른 압력 변화는 항력, 양력 등의 힘에 큰 영향을 미칩니다. 원봉 주위 유동의 압력 변화를 이해하고 정확히 예측하는 것은 항공, 자동차, 선박 등 다양한 분야에서 중요한 의미를 가집니다. 최근에는 실험적 연구와 더불어 전산유체역학(CFD) 기법을 활용한 수치 해석 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 이를 통해 원봉 주위 유동의 압력 변화에 대한 이해가 깊어지고 있으며, 향후 관련 기술의 발전이 기대됩니다.