[기계 공학 응용 실험] 1. 제트의 유동장 측정 실험

소개글

[기계 공학 응용 실험] 1. 제트의 유동장 측정 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서론
1-1. 실험 목적
1-2. 이론적 배경

2. 본론
2-1 실험장치의 구성 및 방법
2-2 실험 결과
2-3 고찰

3. 결론

4. 참고 문헌

본문내용

4
1.4444
4.2153
-22
1.689
7.967849
29.826
1.4479
3.7433
-24
1.697
8.16925
29.866
1.4498
3.6559
-24
1.717
8.689033
29.875
1.4502
3.4382
-26
1.682
7.794569
30.557
1.4834
3.9204
-26
1.705
8.374328
30.531
1.4821
3.6458
-28
1.721
8.795869
30.694
1.49
3.4896
-28
1.758
9.832286
31.182
1.5137
3.1714
-30
1.599
5.928387
29.454
1.4298
4.9683
-30
1.761
9.920283
30.249
1.4684
3.0492
-32
1.631
6.609451
29.075
1.4114
4.3991
-32
1.685
7.868499
29.321
1.4234
3.7264
-34
1.754
9.715907
30.962
1.503
3.1867
-34
1.55
4.96381
29.043
1.4099
5.851
-36
1.613
6.220922
29.527
1.4333
4.7464
-36
1.602
5.99039
29.383
1.4264
4.9051
-40
1.586
5.663855
29.177
1.4163
5.1514
-40
1.587
5.68397
28.978
1.4067
5.0982
-45
1.522
4.448361
29.393
1.4269
6.6076
-45
1.632
6.631464
28.86
1.401
4.352
-50
1.396
2.336547
29.483
1.4312
12.618
-50
1.622
6.413387
29.471
1.4306
4.5952
-55
1.624
6.456641
30.27
1.4694
4.6882
-55
1.636
6.719977
29.328
1.4237
4.3643
-60
1.596
5.866748
28.973
1.4064
4.9385
-60
1.617
6.306026
29.921
1.4525
4.7448
-85
1.308
0.931399
30.233
1.4676
32.46
-85
1.477
3.66282
28.516
1.3843
7.7852
-120
1.248
-0.06413
31.292
1.519
-487.9
-120
1.302
0.834094
30.633
1.487
36.726
열선유속계 변환 속도 그래프
x/d=12
x/d=24
고찰
열선 속도계를 이용하여 측정한 전압을 속도로 변환하여 x/d=12 와 24일때를 각각 오리진을 이용하여 그래프로 나타내었다. 앞서 피토관 측정 그래프와 마찬가지로 중심선 근처에서의 속도가 가장 큰 값을 가지고, 거리가 멀어질수록 중심속도와 주변속도와의 차이가 작아지는 것을 확인 할 수 있다.
(3)피토관과 열선유속계의 결과 비교 분석
(a)피토관에 의하여 구한 속도분포
(b)열선 유속계에 의하여 구한 속도 분포
고찰
피토관에서 구한 속도분포 그래프는 x/d가 8,12,18,24일 때 나타 낸 것이고, 열선 유속계로 구한 속도분포 그래프빚 x/d가 12,24일 때 구한 전압값을 u()=28.92359-118.52623+177.79788-93.57147 변환식에 대입하여 속도값으로 변환 후 나타낸 것이다. 두 개의 그래프 모양은 거의 일치 하는 것을 확인 할 수 있으나 (b)그래프가 상대적으로 매끄럽지 못한 것을 확인 할 수 있다. 위 두 그래프 역시 오리진을 이용하여 나타낸 것이다.
(3)절대 난류강도, 상대 난류강도
절대 난류 강도
x/d=12
x/d=24
상대 난류 강도
x/d=12
x/d=24
고찰
절대 난류 강도, 상대 난류 강도 모두 x/d가 12와 24일 때 결과 그래프이고, 상대 난류 강도에서 x축의 스케일을 조절하여 2개의 그래프로 나타내었다. 절대 난류 강도는 x/d가 12일때 보다 24일때 평균적으로 더 작아진 것을 볼 수가 있다. 상대 난류 강도를 보게 되면 12와 24일때 모두 중앙부근에서 상대적으로 작은 값을 가지는 것을 확인 할수 있다. 위 그래프들은 엑셀로 값을 구하여 오리진으로 나타내었다.
결론
이 실험은 응용유체역학에서 배웠었던 난류유동에서 속도분포를 실제 실험을 통하여 확인 해 실험이다. 또한 피토관 유속계와 열선 유속계를 각각 사용해 봄으로써 각각의 특징에 대해서도 알아 볼 수 있었다.
실험을 할때에는 눈으로 거리를 측정하면서 한 실험이라 정확한 거리를 재기가 어려웠고 열선 유속계의 전압을 측정할 때 같은 거리에서도 start를 누를 때 마다 조금씩 값이 달랐다. 위의 발생할 수 있는 오차들은 아주 정확한 데이터를 얻어야 하는 실험에서는 문제가 될 수 있으나, 실험 전반적인 내용을 이해하는 데에는 큰 문제가 없다.
중심부근에서 풍동으로부터 분사된 층류형태의 제트기류에 의해서 초기의 그래프 에서는 중심부근에서만 높은 속도 분포를 가지는 것을 볼 수 있다. 즉, 중심 속도가 주변 속도에 비해 상대적으로 매우 빠르다는 것인데, 이는 베르누이 방정식에 의하면 상대적으로 중심에서의 압력이 주변에서 보다 더 낮다는 것을 의미하게 된다. 그러므로 이 압력차이에 의해 주변의 공기가 중심으로 유입되게 된다. 이로 인해 난류강도 결과를 보게 되면 주변에서의 상대 난류 강도가 중심보다 더 크다는 것을 볼 수 있다. 풍동 입구에서부터 점점 더 멀어질수록 섭동에 의하여 속도 분포는 완만해 지고 난류 강도는 약간 작아지는데, 난류강도는 상대적으로 안정된 바람보다 세찬 바람에서 더 크다는 것을 확인 할 수가 있다.
실제 실험을 할 때 에는 어렵지 않았으나 레포트를 작성을 하는데에는 많은 어려움이 있었다. 하지만 이 실험을 하면서 눈에 보이지 않는 현상인 유체의 난류 흐름을 측정하면서 확인할 수 있었고, 또 책을 살펴보게 됨으로써 난류 유동에서의 특징에 대해서 다시한번 확인 해 볼수 있는 계기가 되었다.
참고 문헌
- Bruce R.Munson, DonaldF.Young, Theodore H.Okiishi, 유체역학
(Fundamentals of Fluid Mechanics), 교보문고, 2008
- 부산대학교 기계공학실험교재편찬회, 기계공학응용실험, 淸芸當, 2009

키워드

응용 실험,   유동장,   제트 유동