[A+] 풍동실험 레포트 과제

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본문내용

REPORT
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풍동실험
1. 실험 목표
풍동실험을 통해서 얻은 데이터를 통해서 원형 실린더 유동특성의 이론값과 실험값을 알아본다.
2. 관련 이론
1) 베르누이 방정식
2) 정체점
유체의 속도가 0이 되는 지점으로 동압이 모두 정압이 된다.
3) Reynold number: Re
4) 원형 실린더 유동특성
5) Karman Vortex 현상
3.실험방법
1. 풍동 실험 기기와 풍속 측정기의 풍속이 다르게 나타나 풍동 실험기를 기준으로 5m/s부터 55m/s까지 5m/s 단위로 올려가며 측정기의 풍속을 측정한다.
2. 물기둥의 원래 높이(h0)를 측정한다.
3. 풍동 실험 기기를 5m/s씩 올려가며 그때의 물기둥의 높이(h)를 측정한다.
4. 55m/까지 반복한다.
5. 측정값들을 기준으로 압력을 계산한다.
4. 실험결과
위의 측정치를 기준으로
위의 식을 사용하여 압력을 계산하면
위의 값처럼 계산한 값을 나타낼 수 있다.
풍동풍속을 이용하여 Reynold number: Re의 값을 계산하기 위해 공기의 밀도 1.23kg/㎥, 점성계수 1.79E -5 N*s/m2 를 이용하여 위의 이론에서의 식을 통해 계산하면
의 값을 얻을 수 있다.
모든 레이놀즈의 수가
사이에 존재하므로 위의 이론에서 본 것과 같이 Karman Vortex가 난류화되고 뚜렷한 후류 형태로 변형될 것이다. 또한 층류 경계층은 정체점 약 80도 부근의 전면부 표면에서 박리가 발생할 것 이다.
5. 결론 및 고찰
1번에서의 물의 높이가 가장 낮았으며 압력이 가장 높았다. 따라서 이 지점은 정체점이라고 볼 수 있다. 이 지점에서는 위의 이론 중 베르누이 방정식에서
V = 0인 지점이므로 동압 이 모두 정압으로 바뀌었다는 것을 알 수 있다.
1번부터 3번 위치까지는 물의 높이가 증가하므로 압력은 낮아지고 있고 이에 따라 속력은 빨라지고 있다. 따라서 1번~ 3번 구간은 순압력구배 구간이다.
4번부터 6번까지는 3번에서의 물 높이보다 감소하고 있으므로 압력은 증가하고 있으며 이에 따라 속도는 감소하고 있다. 따라서 4번 ~ 6번 위치부터 역압력구배 구간이라 판단할 수 있다.
또한 원형 실린더의 특징으로 1번~6번의 값과 12~7번의 값이 어느 정도 비슷한데 이는 원의 대칭으로 인한 결과라고 알 수 있다.
박리점의 경우는 모든 레이놀즈의 수가 103< Re < 105 사이에 존재 했으므로 3번 근처에 박리점이 존재한다고 예상 할 수 있다.
풍속이 높아졌을 때 역압력구배 구간 중 4번부터 5번까지 압력이 증가 (속력이 감소) 하다가 6번은 압력이 감소(속력이 증가) 하고 이와 대칭인 9번부터 8번 또한 마찬가지로 압력이 증가 (속력이 감소) 하다가 7번은 압력이 감소(속력이 증가) 하는 현상을 알 수 있는데 이는 이 지점에서 Karman Vortex 현상이 발생하여 와류로 인해 발생한 결과라고 예상할 수 있다.

키워드

퐁동실험,   베르누이 방정식,   풍동실험 레포트