[항공공학]초음속 유동의 마하수 측정

소개

항공공학과 학부과정에서 작성한 실험레포트 입니다.

기본적인 내용 위주로 다루었기 때문에 공과 공부에 발들이는 분들에게 많은 도움이 되실것 같

습니다.

목차

*기호
*서론
*이론해석
1.충격파의 이해
2.경사충격파
3. 초음속 풍동의 작동원리
4. Schlieren을 이용한 가시화
※ 초음속 유동에서 나오는 두가지 식에 대한 정리
*실험방법 및 절차
*결과 및 토론(결과의 분석, 실험값의 분석, 토론
*부록

본문내용

인위적으로 바람을 일으키는 실험장비인 풍동은 19세기 말 영국에서 항공기의 개발을 위하여 처음 만들어진 이래 항공공학에서 중요한 비중을 차지하고 있다. 특히 고속으로 비행하는 초음속 항공기의 설계에 필수적인데, 그 작동원리를 보면 아음속 풍동의 경우 팬(fan)을 사용하여 바람을 일으키는 반면에, 초음속 풍동의 경우 큰 압축탱크를 사용한 압축공기를 이용한다.
이번에 수행한 실험은 초음속 풍동을 이용하여 마름모꼴의 쇄기를 실험부에 위치시켜 초음속 흐름하에서 발생하는 충격파의 각을 구하고 그것을 이용해 적절한 공식을 통하여 마하수를 계산한 후 노즐의 눈금을 통해 구한 마하수와 비교를 하는 것이다.
실제 에어포일과 비슷한 쇄기꼴의 모형을 통해서 초음속 흐름으로 인한 충격파를 눈으로 확인하고 그것을 통해서 그 마하수를 구해봄으로서 항공공학도로써의 첫 발걸음을 내딛는다.
-이론해석-

1. 충격파(Shock wave)의 이해

유동장에서 물체의 움직임은 유체에 대해 교란으로 작용하여 음속으로 전파되는데 물체의 속도가 빨라질수록 교란의 전파가 멀리까지 이루어지지 못하고 그 속도가 음속보다 빨라질 경우 이러한 전파가 물체에 근접한 전방과 주위에서 겸쳐져 머물게 되는데 이러한 음파의 중첩은 충격파를 형성한다.
2. 경사충격파

의 꺽임각을 가지는 wedge응 지나는 유동은 경사충격파를 형성하게 되는데 그 각을 라 할 때, 충격파면에서 지배방정식(연속, 운동량, 에너지)을 적용하면 다음과 같은 관계식을 얻을 수 있고 이 관계를 <그림 1>에서 볼 수 있다.

- -- 곡선
1. 일정한 wedge각에 대해 마하수가 증가할수록 흐름각은 감소한다.
2. 어떤 Mach 수에서 일정한 꺽임각 에 대해 약한 충격파(작은각), 강한 충격파(큰각)의 두 개의 파각 값()이 존재하는데 일반적으로는 약한 충격파가 형성되나 후방의 압력을 높이는경우 강한 충격파를 형성시킬 수 있다.

참고자료

· 없음