[공학]쉴리렌 장치를 이용한 화염 가시화

소개글

쉴리렌 장치를 이용한 화염가시화실험 보고서

목차

1. 서론 1

2. 이론 2

가. 층류와 난류 2
1) 층류 2
2) 난류 2
3) 층류와 난류의 구분 3
4) 확산 화염과 예혼합화염 3
가) 확산화염 3
나) 예혼합화염 4

나. 쉴리렌 장치 원리와 설치 방법 5
1) 쉴리렌 장치의 소개 (Introduction to Schlieren Technique) 5
2) 실험 원리 (Principle of the schlieren system) 5
가) Schlieren Imaging 5
(1) Point Light Source 5
나) 빛의 회절과 간섭 6
(1) 회절 6
(2) 간섭 7
3) 설치 과정 (Experimental Procedure) 8

3. 실험장치 및 방법 9

가. 실험 장치 9

나. 실험방법 9

4. 실험결과 10

5. 결론 및 토의 13


<참고문헌>

본문내용

현대의 연소해석은 컴퓨터 해석프로그램을 이용하거나 실제로 일어나는 연소를 직접 관찰할 수 있는 가시화실험을 통하여 이루어진다. 컴퓨터 해석프로그램을 이용하여 연소해석을 할 경우에는 실제로 일어날 현상에 대해 예측할 뿐 실제의 현상과는 차이가 있다. 하지만 가시화실험을 통하여 연소해석을 할 경우에는 화염형태 및 화염전파를 가시화 장치를 이용하여 육안판독 및 화상처리를 이용하여, 온도분포, 밀도분포, 화염 전파속도 등의 정확한 측정을 행할 수 있다. 화염은 화염선단의 형태에 따라 층류와 난류로 나눈다. 우리 일상생활에서 층류유동과 난류유동의 해석을 통해 여러 분야에서 응용되고 있다. 이렇게 응용되어지는 층류와 난류에 대해 확실한 고찰이 필요하다.
본 실험은 쉴리렌 장치를 이용하여 층류와 난류를 관찰하고자 한다.

1. 이론
1.1. 층류와 난류

1.1.1. 층류

유체입자들이 층을 이루면서 규칙정연하게 흐르는 유동을 층류유동 또는 층류라 한다. 서로 이웃하는 층 사이에는 유체의 미시적 혼합(분자의 교환)은 있으나 입자의 거시적 혼합(유체의 큰 입자가 서로 교환)은 없다. 또 이웃하는 층과 층은 서로 원활하게 미끄러지면서 흐른다. 유체가 Newton유체라면 이들 층 사이에 생기는 마찰력은 Newton의 점성법칙에 따른다. 유체의 동점도가 크고, 유속이 비교적 느리며, 가는 파이프, 좁은 칸막이 등과 유체의 상대적 관계에서 생기며 유체 입자는 상호 각각의 유선을 횡단할 수 없다. 층류 유동하는 유체 속에 작은 구멍을 통하여 유동방향으로 물감(유동유체와 밀도가 같고 용해되지 않는)을 분출시키며 물감은 하나의 선으로 나타날 뿐 유체입자 사이로 확산되지 않는다. 유압 공학에서 흐름의 문제는 유압유의 동점도가 크고 또는 좁은 틈새의 흐름 등의 관계를 취급할 때가 많으므로 층류로 생각되는 경우가 많다(1).

1.1.2. 난류

유체를 분자 규모에서 효과적으로 혼합하는 난류 유동의 능력은 유체역학의 중요한 부분으로 자연계와 공학계에서 광범위하게 일어나고 있다. 중요한 전체 길이(span) 크기의 스펙트럼을 가로질러 일어나는 높은 레이놀즈수(Re, Reynolds number) 유동에서 난류 혼합을 포착하고 나타내기 위하여 많은 노력들이 시도되어졌다.

참고 자료

(1) 노수영 외 4, 연소공학, pp. 240～276, 1999

(2) 이인섭, “판막과 공동을 갖는 원관내의 층류 및 난류 유동에 관한 연구.”, 석사학위논문, 2005

(3) 김병하 외5, 유체역학, 청문당, pp. 531～567, 2004

(4) http://meta.snu.ac.kr/-연소 제어 및 레이저 진단 실험실

(5) A. Jeronimo & V. Van Der Haegen, Schlieren Technique, EUROAVIA Symposium, Mission to Mars, November, 2002

(6) http://physica.gsnu.ac.kr/phtml/optics/diffraction/single/single.html#회절

(7) http://physica.gsnu.ac.kr/phtml/wave/superpose/twowave/twowave.html#간섭