유체역학 보고서

소개글

유체역학 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 목적
<제시된 상황>

2. 이론 및 실제계산
(1) 밑판의 흡착 원리

3. 상세 설계 및 설계도
(1) 프로젝트 장비제작 상세 설계도
(2) 제작시 유의사항

5. Project 결과에 대한 고찰 및 진행과정에서 어려웠던 점
(1) 프로젝트 결과
(2) Project 수행 중 어려웠던 점 및 개선을 위한 제언
(3) Project 수행에 관한 고찰

본문내용

고, 이론값과 비교하여 발생된 오차와 변수에 대하여 확인하고 이해하는 목적이 있었다. 그동안은 이론적으로 이해하고 문제를 풀면서 우리 주변의 현상들을 이해하고 배워왔는데 이번 프로젝트를 통해서 직접 설계하고 제작하고 실험까지 하는 프로젝트를 하게 되었다. 물 펌프를 이용하여 물의 흐름으로 발생하는 압력차이가 발생시키는 힘을 우리 눈으로 직접 확인 할 수 있는 좋은 기회가 되었다. 처음에는 과연 이 프로젝트를 할 수 있을까라는 두려움을 가지고 시작하였지만 혼자가 아니라 여러 명의 조원들과 의기투합하면 잘 할 수 있을 꺼라는 기대감을 가지고 프로젝트에 임하였다.
이번 프로젝트에서 사용하게 되는 이론은 물 펌프의 압력과, 물이 장비를 통해 밖으로 흘러나오면서 생기는 압력차를 최댓값으로 정하는 것이었다. 저번학기에 배운 MATLAB 프로그램을 이용해서 베르누이 방정식과 검사체적이론의 식을 사용하면 아크릴의 지름에 따른 버틸 수 있는 무게를 계산할 수 있었다. 그 결과 아크릴판의 지름을 크게 할수록 많은 하중을 버틸 수 있다는 계산이 나왔다. 아크릴의 지름과 두께가 실험에서 많은 비중을 차지하기 때문에 모델의 규격을 결정하는데 많은 어려움이 있었다. 밑판의 두께를 두껍게 하여 무겁게 한다면 추수대의 무게로 인하여 밑판이 휨에는 버틸 수 있지만, 최초 밑판의 흡착이 어려울 가능성이 있었다. 반대로 밑판의 두께를 얇게 하여 가볍게 할 경우 밑판의 흡착은 쉽겠지만, 추수대를 걸고, 무게를 측정하기 시작하였을 때는 추수대의 무게를 부티지 못하고 밑판이 휘어져버려 끝부분으로 공기가 들어가 밑판이 떨어져 나갈 가능성이 있었기 때문에 조원들의 생각과 자를 때의 오차와 선배들의 조언을 통해서 우리 조는 지름 480mm, 두께 8mm의 아크릴 판을 제작하기로 결정하였다. 하지만 두께가 두껍다 보니까 아크릴의 가격 또한 그 만큼 비싸게 되었다. 아크릴의 값만 3만원이 들고 사포, 본드, 뽁뽁이 등등해서 학교에서 주는 3만원이 훌쩍 넘게 되었다. 다음 프로젝트 시에는 아크릴 판은 학교가 한 가게와 협상을 통해 대량 구입함으로써 가격을 좀 더 싸게 사고 지원금도 조금 올려준다면 더 좋은 결과와 원활한 프로젝트가 될 거라고 생각된다.
제작과정에서 우리 조는 문제가 발생하였다. 아크릴 판의 윗면과 PVC관에 필렛을 주어야 하지만 480mm라는 크기 때문에 공작기계를 사용할 수 없었다. 그렀기 때문에 우리 조는 공작기계를 사용하지 않고 사포와 공작 도구를 사용하여 직접 필렛을 주게 되었다. 그 결과 다른 조의 시간이 몇 배나 더 걸리게 되었다. 우리 조는 조교님께서 말씀해주신 아래판과 위판의 상처나 기스가 나면 안 된다는 말을 듣고 아크릴 판을 샀을 때부터 시트지를 벗기지 않고 제작을 하였다. 상처나 기스가 나면 그만큼 흡착이 잘 안되기 때문에 많은 주의를 기울였다. 또 아래 판의 가장자리에 필렛을 주어서 물이 떨어질 때 좀더 원활하고 부드럽게 떨어질 수 있도록 필렛을 주었다.
중간테스트 전날에 우리 조의 아크릴 판은 깨져 버렸다. 공작실 아저씨께서 PVC관을 아크릴과 수평을 맞추어 주신다고 PVC관을 빼고 다시 붙이려다가 그만 아크릴 판이 깨지고 말았다. 아저씨께서 도와주시려다가 그런 사고가 발생하였기 때문에 우리 조는 이해하고 다시 만들기로 하였다. 하지만 중간테스트 전날에 이런 사고가 발생하였기 때문에 우리 조는 중간테스트를 할 수가 없었다. 그래서 최종테스트를 하기 전에 아래 판의 부착 여부조차 확인하지 못하고 최종 테스트에 임할 수밖에 없었다.
최종테스트의 결과 우리 조는 아래판 조차 부착되지 않았다. 프로젝트의 실패 원인으로는 중간테스트를 하지 않았기 때문에 아래 판이 붙는다는 가정 하에 제작을 하였다. 하지만 아래판 조차 붙지 않았다. 그리고 처음 해보는 테스트이기 때문에 위판의 수평잡는것도 쉽지가 않았다. 수평계를 위판에 올려놓은 후에 비로소 쉽게 수평을 잡게 되었다. 그러나 파이프에 물 펌프를 연결하고 물이 흘러나오자 문제점을 발견 할 수 있었다. 물의 흐름이 이론상으로는 골고루 흩어져 내려야 되는데 우리조의 물의 흐름은 한쪽으로 치우지는 것을 알 수 있었다. 그 원인 분석으로는 아래 판의 필렛을 준 거라고 생각한다. 아래 판의 가장자리에 필렛을 주면 물의 흐름이 원활하게 흐를꺼라는 생각을 가지고 필렛을 주었다. 하지만 필렛을 하는 과정에서 공작기계를 사용하지 않고 사람 손으로 필렛을 주다 보니 일정한 필렛이 아니라 불균형의 필렛을 주게 되었다. 그래서 물의 흐름이 한쪽으로 치우진 거라고 생각한다. 그리고 이 필렛으로 인해 아래판과 위판의 부착면이 줄어들게 되어서 아래 판이 부착되지 않았을 거라고 생각한다. 다른 조보다 두꺼운 8mm를 사용한데다가 필렛을 가해서 위판과 아래 판의 부착면 또한 줄어들게 되어서 부착하는 게 어려웠다. 최종적으로 우리 조는 아래 판을 부착하지 못하였다.
이번 프로젝트의 결과 우리조의 성적은 최하위였다. 하지만 결과도 중요하지만 과정 또한 중요하다고 생각한다. 우리 조는 프로젝트에서 최선을 다했기 때문에 많은 것들을 얻고 배우게 되었다. 프로젝트를 하면서 이론으로만 배웠던 압력에 의한 흡착력이 어느 정도인지 실제로 실험을 통해 알 수 있었다. 아무리 공부를 많이 한다고 해도 실제로 어떻게 적용되고 사용되는지 모른다면 그 지식은 얇은 지식이라는 사실을 깨닫게 되었다. 더욱이 이번 프로젝트에 사용한 것들을 생각해보면 우선 유체역학에서 배운 공식들과 이론들을 식에 적용하고 그 식을 과학계산프로그래밍에서 배운 MATLAB으로 계산해보고 Solidworks이번 프로그램을 통해서 배운 그려보고 설계도를 짜보고 생산제조에서 배운 공작기계를 통해서 사용해보고 여러 가지의 학문들을 통합해서 사용하였다. 프로젝트를 조원들과 하면서 실패도 해보고 고민도 해보고 회의도 해보면서 친밀감도 많이 높아지고 어려웠지만 즐겁고 보람 있었다. 비록 성적이 좋진 않지만 이 프로젝트에 들인 노력과 열정은 우리조가 최고였다고 생각한다. 이번 프로젝트의 경험을 통해 좀램을 기계공학 엔지니어로서의 한걸음을 내 딛었다고 생각한다. 앞으로도 더욱이 열심히 해서 훌륭한 기계공학 엔지니어가 되는 그날

키워드

유체역학,   밑판의 흡착 원리,   설계,   베르누이 방정식