열유체실험 유동가시화 실험 보고서

소개

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목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 방법
4. 결과 보고서
5. 고찰

본문내용

1. 유동 가시화(Flow visualization)

1) 실험 목적

본 실험 장치는 유체 유동을 가시화 시켜 모델 주위에서 형성되는 vortex, 경계층 등의 다양한 흐름의 형상을 쉽게 관찰할 수 있도록 제작되었다. 색소원에 의한 유선은 밑판이 백색으로 되어 있어 가시화 현상을 선면하게 관찰할 수 있으며 유선발생 방식은 색소원을 물에 희석하여 발생시켜 가시화하며 이것을 노즐을 통하여 배출되도록 설계되었다.

2) 실험 이론

경계층의 형성은 점성의 법칙에 따른 평판 상에서의 유동이나 Coutte 유동서 속도가 고체와의 경계면에서 영이 되었다가 거리가 멀어짐에 따라 점차 증가하여 어느 거리 이상이 되면 최대 속도가 되어 증감이 없게 된다. 이 때 속도가 0에서 최대 속도가 되기 직전까지의 층을 경계층(boundary layer)이라고 한다. 벽에서 가까운 경계층 내에서 압력구배가 음인 경우()에는 압력에너지에서 운동에너지로의 에너지 전환이 순조롭게 이루어질 수 있다. 그러나 벽 가까운 곳에서 압력 구배가 양인 경우()에는

전단력, 즉 마찰로 인한 에너지 손실이 운동 에너지의 감소를 유발하므로 운동 에너지에서 압력 에너지로의 에너지 전환이 여의치 못하여 압력 구배가 일정한 값보다 커지게 되면 유동이 벽면에서 이탈하게 된다. 이러한 현상을 유동의 박리(separation)라고 부른다. 따라서 마찰에 의한 에너지 손실이 없는 이상 유체에서는 박리가 일어나지 않는다.
평판에 평행하게 유동하는 유체는 점성의 영향에 의하여 표면에 항력을 발생시킨다. 하류방향의 마찰합력은 표면마찰항력으로 알려져 있다. 그러나 주류에 어느 곳에서나 평행하지 않은 유동이 평판상에 발생할 때에는 유동 방향에 따라 표면의 압력차에 의하여 추가로 항력이 발생하게 된다. 이것을 압력 항력, 또는 경계면의 형상에 따라 다르므로 형체 항력(form drag)이라고 한다. 그러므로 표면마찰항력은 표면의 접선력들의 합이며 압력 항력은 표면에 수직한 힘들의 합인 것이다. 표면마찰항력과 압력 항력의 합을 형상 항력(profile drag)이라 한다. 박리점 하류에서의 유동은 아주 큰 와동에 의하여 크게 교란되며 이 와동역을 후류(wake)라고 한다.

참고자료

· 없음