[기계공학기초실험]제트유동장측정실험

소개글

기계공학기초실험 과정의 제트유동장 측정 실험 입니다.

실험에 필요한 기초지식과 과정과 결론 도출 고찰까지 체계적으로 서술되어있습니다.

목차

I.서론
1.목적
2.이론
II.본론
1.실험장치
2.실험방법
3.측정 실험 자료(original measurements data list)
4.중요결과
5.결과의 비교 검토
III.결론 및 고찰
IV.참고문헌

본문내용

난류 속도 분포를 살펴보면 전체적인 경향은 Pitot Tube를 이용한 실험과 열선유속계를 사용한 실험이 동일하였다. 그러나 세부적인 분포는 차이가 있었다. Pitot Tube를 이용한 측정에서는 위치에 상관없이 0이 아닌 최고속도가 조금 위쪽에서 나타났다. 그러나 열선유속계를 이용한 측정에서는 X/D=20일 때를 제외하고는 나머지는 가운데에 최고속도가 존재하였다. 그러나 이 때도 역시 전체적으로는 약간 중심이 위쪽으로 치우쳐 있다.
이는 실험 시 Pitot Tube와 Hot wire의 유치가 약간 차이가 나며 서로 측정하는 방식에서 차이가 있기 때문이다.
그리고 최고속도의 크기도 차이가 났는데 풍동입구에서 멀어질수록 그 차이는 더 커졌다. X/D=3일 때는 최고속도가 1m/s정도 차이가 났으며, X/D=10일 때는 2.2m/s, X/D=20일 때는 5.8로 상당히 커졌다.
이는 실험의 정확도면에서 비롯된 것 같은데 특히 X/D=20일 때의 실험상의 오차가 컸던 것 같다.
난류강도에서도 X/D=20일 때 나온 그래프가 비대칭적이고 적절하지 못한 것 같다. 이는 풍동입구에서 멀어질수록 외부의 영향을 많이 받게 되어 데이터의 신뢰도가 떨어져서 그런 것 같다. 그리고 좌표를 모두 수동으로 이동했는데 이것의 정확성에 문제가 있을 수도 있다.
난류강도의 중심에서 난류강도가 상당히 작은 것을 볼 수 있다. 즉, 섭동이 거의 없는 층류상태인 것이다. 차츰 발달 유동이 되어 가면 난류강도도 변화가 일어나게 되는데 가장 눈에 띄는 것이 중심 부분에서 난류강도가 증가하고 주변에서는 감소하게 된다. 이러한 현상은 섭동의 주 원인이 되는 유입현상이 하류로 가면서 점차 줄어들기 때문이다.
이 실험의 신뢰도는 마지막에 제시된 풍동 성능 테스트 곡선이 속도에 상관없이 같은 속도분포를 갖는다는 것을 보여줌으로써 증명할 수 있다.
3. 결 론
속도를 측정한 두 장비의 특성으로 보면 피토관은 구조가 간단하고, 열선유속계는 복잡한 구조에 가격이 비싸다는 점이다. 그러나 열선유속계의 가장 큰 특징은 짧은 시간 동안 많은 데이터를 받아들일 수 있다. 이것은 난류유동의 특징인 난류강도의 측정을 가능하게 해주었다. 피토관이 아날로그적 신호여서 데이터의 획득이 어려운 반면(기록하는 순간에 따른 오차가 크다), 열선유속계는 디지털적 처리가 가능했다. 피토관은 유동장내의 평균 유속 및 거시적 속도를 측정할 수 있고, 열선유속계는 아주 미세한 유속의 변화를 전압의 변화로 감지할 수 있음을 알 수 있다.
난류의 속도분포나 난류강도를 측정함으로써 상사성을 예측할 수 있을 것이며 이를 바탕으로 여러 곳에 응용가능할 것이다.

참고 자료

- 기계공학 응용실험 : 청문각
- 유체역학 : 반도출판사, 1997