열유체 공학실험-원통 실험

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열유체 공학실험-원통 실험에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

r=R 일 때 이므로
이라고 할 수 있다.
값이 양수이기 때문에 는 제3, 4 사분면에 존재하게 된다.
위의 방법으로 와 , 그리고 세 가지의 경우를 따져보면
; 정체점은 2개
; 정체점은 1개
; 정체점은 내부에 1개, 외부에 1개
존재함을 알 수 있다.
4. 실험결과
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
Case1
5m/s
-14
-12
-11
-4.5
21.2
26.3
14.6
-2.6
-6.7
-4.6
-9.9
10m/s
-67
-63
-61
-35
93
133
71
-48
-55
-53
-59
15m/s
-171
-160
-153
-93
231
338
179
-135
-145
-152
-152
case2
5m/s
-15
-9.1
-9.9
-2.7
27.6
29.7
15.4
-1.2
3.28
-4.6
-5.7
10m/s
-67
-62
-54
-35
99.6
135
52.8
-67
-31
-58
-59
15m/s
-162
-160
-141
-94
233
332
123
-186
-94
-156
-156
< 표1. 원통 주위 압력의 평균 값 >
-공력
양력 : 물체가 유체 내에서 운동할 때 운동방향에 대해 수직으로 작용하는 힘
항력 : 물체가 유체 내에서 운동할 때 받는 저항력 (운동방향의 역방향으로 작용)
(N: 수직력, A:수평력)
-공력계수 (양력계수, 항력계수)
실험에서는 가 0이다. 따라서 D=A, L=N 가 된다.
여기서 N와 A 를 다음과 같이 표현 할 수 있다.
이다. 이를 계산하기 위해 Case1의 5m/s, 4와 -2 데이터의 평균값을 사용하면
이다. A도 같은 형식으로 계산하면
이다.
양력계수와 항력계수를 계산하기 위해 밀도와 넓이를 대입하면
이고
이다. 위와 같은 방법으로 나머지 다섯 개의 데이터를 이용하여 양력계수와 항력계수를 계산하면 다음과 같다.
양력(N)
항력(A)
양력계수(CN)
항력계수(CD)
Case 1
5m/s
11420.5
-2404.67
69043.9
-14537.3
10m/s
40650.2
-44396.2
61439.0
-67100.7
15m/s
98785.8
-124858
66357.5
-83871.7
Case 2
5m/s
9077.62
-1109.85
54879.9
-7199.44
10m/s
30436.7
-61966.7
46002.3
-93656.9
15m/s
71553.0
-172027
48064.8
-115556.8
< 표.2 양력, 항력, 양력계수, 항력계수 >
-데이터 분석
표2를 분석해보자.
Case1 과 Case2는 각각 5m/s, 10m/s, 15m/s 일 때의 양력과 항력을 측정하였다. 먼저 양력을 살펴보면, 양력은 속도가 5m/s에서 15m/s 로 증가함에 따라 양력을 점점 증가하였고, 항력을 점점 -값이 커지므로 감소한다는 것임을 알 수 있다. 이는 공식을 통해서 확인할 수도 있지만, 주어진 값을 통해서도, 오른쪽으로 진행하는 물체가 있다면, 이에 반하여 왼쪽으로 작용하는 항력 또한 증가하는 것을 알 수있다. 데이터를 통하여 구한 값에 오차가 있다면 이는 우리가 실험을 수행할 때 이론적인 가정을 내리고 실험을 하였기 때문에 오차가 발생한 것이라고 할 수 있다.
5. 고찰
이번 양력 및 항력 측정 실험은 통해 유체역학적 기본 개념의 응용분야를 확인하고 적용하는 실험이었다. 이번실험으로 원통의 압력측정을 통하여 항력과 양력을 계산하고 양력계수와 항력계수를 구하였고 기본적인 포텐셜 유동에 대한 유체역학적 개념을 이해할 수 있었다.
6. Reference
비행원리, 조용욱 서욱, 2000
유체역학, Frank M. White, McGraw Hill Kored. 5th, 2003

키워드

원통실험,   열유체 공학실험,   포텐셜 유동,   양력 ,   항력,   항력의 크기