경계층실험결과

목차

1. 목적 및 개요

2. 기초이론
(1) 경계층두께(boundary layer thickness)
(2) 배제두께(displacement thickness)
(3) 운동량두께(momentum thickness)

3. 실험장치

4. 실험방법

5. 실험결과

6. 토의 및 고찰

본문내용

을 사용한다. 이와 같이 경계층 생성으로 인한 운동량감소에 해당하는 두께를 운동량두께(momentum thickness)라 정의한다.
운동량두께를 로 표시하면 다음과 같다.
(5)
3. 실험장치
1) 풍동(wind tunnel)
2) 경계층 실험을 할 수 있는 평판
3) 마이크로급 마노메터(Manometer)
4) 스캐닝 박스(Scanning Box)
5) PC
< Fig.4 > 평판내 압력공의 위치
4. 실험방법
(1) 풍동을 작동시키고, 풍동의 유동이 안정된 후 실험을 시작한다.
(2) 정압 프루브를 이용하여 풍동내의 total pressure와 static pressure를 측정한다.
(3) 풍동에 평판을 위치시키고, 평판 각각의 압력공으로부터 압력값을 읽어 들인다.
(4) 여러번의 실험을 반복 수행하여 각 압력값들의 변화를 기록한다.
(5) 풍동의 유속을 변화하여 다시 실험을 수행한다.
(6) 실험을 통해 구한 압력값을 이용하여, 경계층의 각 위치에서의 속도를 구한다.
(7) Velocity profile을 나타내낸다.
(8) 경계층 두께, 배제두께, 운동량 두께룰 구한다.
(9) 경계층에서의 속도 분포에 대해 토의한다.
5. 실험결과
DATA SHEET 1
total pressure
static pressure
dynamic pressure
velocity
-1.2
-27.4
256.934
1.29
19.95865
DATA SHEET 2
1
-14.3
13.1
128.467115
14.11289558
14.11253557
2
-11.3
16.1
157.887065
15.64564308
15.64404683
3
-10.4
17
166.71305
16.07699739
16.07330751
4
-9.6
17.8
174.55837
16.45093103
16.44422047
5
-9.1
18.3
179.461695
16.68038327
16.66975544
6
-7.7
19.7
193.191005
17.30667322
17.2908012
7
-6.6
20.8
203.97832
17.78329152
17.761104
8
-5.1
22.3
218.688295
18.4133544
18.3833652
9
-3.9
23.5
230.456275
18.90228955
18.8633519
10
-3.1
24.3
238.301595
19.22133807
19.17249088
※ spline 보간
x=[v* 속도성분];
y=[높이값];
x_int=[0:0.01:19.5];
y_int=spline(x,y,x_int);
plot(x,y,'o',x_int,y_int);
xlabel('v*'), ylabel('y');
※ 경계층 두께
==>
※ 배제두께
※ 운동량두께
6. 토의 및 고찰
이번 실험은 풍동을 이용해서 경계층의 두께를 알아보는 것이었다. 위의 결과를 살펴보면 평판에서의 위치에 대해서 유속이 변화하는 것을 알 수 있다. 그래프는 평판과 맞닿는 부분에서의 속도는 0일 것이라는 가정 하에서 그려진 것인데 첫 번째 위치에서 측정된 유속과 두 번째 위치에서 측정된 유속에서의 변화량을 고려해 볼 때 상대적으로 측정하지 못하는 부분에서 큰 변화가 생기는 것으로 보인다. 그리고 각각의 측정 위치에서 나타나는 유속은 완만하게 변화하고 있다. 단 속도가 다른 두 실험을 비교해 보면 속도가 빠를 때보다 속도가 느릴 때 속도의 변화가 조금 더 작은 걸로 봤을 때 속도가 느릴 경우가 마찰력의 영향을 많이 받는 것으로 보인다. 결국 평판 주위에서는 점성에 의한 속도 감소, 평판에서 멀어질수록 평판의 점성의 영향을 받지 않기 때문에 초기 입력 유동과 같은 형상을 그리는 것을 확인할 수 있다.

키워드

경계층두께,   배제두께,   운동량두께,   thickness,   layer ,   boundary ,   displacement ,   momentum