와류현상

소개글

와류의 정의와 이론적 배경(공식을 통한 도출) 실험방법에 대해 조사한 레포트입니다.

목차

1. 와류현상의 개념

2. 이론적 배경
1) 강제와류 (forced vortex)
2) 자유와류 (free vortex)

3. 실험장치
△ 와류실험기 (Forced and Free Vortices Apparatus)

4. 실험절차
(1) 강제와류 실험방법
(2) 자유와류 실험방법

본문내용

1. 와류현상의 개념
일상생활속에서 조금만 관심을 가지면 볼 수 있는 현상중의 하나로 와류 현상을 들을 수 있다 특히 자유와류 는 욕조에서 물이 빠져 나가면서 일으키는(free vortex)는 현상 대기현상 중에서 회오리바람이나 태풍 등의 현상에서 볼 수 있다 이러한 와류현상을 와류 시험기를 이용하여 관찰하고 와류 흐름의 기본 개념을 이해하고 그 흐름상태를 연구하는데 연구의 목적이 있으며 가장 기본적이 와류현상으로 강제와류와 자유와류가 있으며 이 두가지 종류의 와류를 실험하는 방법을 알고 이론을 정확히 이해하는데 목적이 있다.



2. 이론적 배경
1) 강제와류 (forced vortex)
강제와류가 발생하는 동안에는 강제와류가 발생한 모든 물입자가 중심축을 기준으로 하여 똑 같은 각속도를 가진다고 가정한다 여기서 강제와류현상시의 각속도는 다음과 같다.

(1식)

여기서 은 와류의 반경이며 는 유속이다. 강제와류의 구심력에 대한 방정식은 다음과 같다.

(2식)

(1식)을 (2식)에 대입하고 적분하면

(3식)

만약 와류현상이 대기와 맞닿은 상태에서 일어나면 (open container) 자유수면에서의 압력은 대기압으로 간주할 수 있다. 그러므로

(4식)

경계조건에서 (r=0일때 )
(5식)

여기서 는 강제 와류의 중심부인 가장 낮은 수심이다.

2) 자유와류 (free vortex)
용기 밑부분의 오리피스에 의해서 물이 유출될 경우 자유와류가 형성된다. 이 자유와류 현상속에서는 유선이 동심원 운동을 하게 되며 유속은 회전축과의 반경에 반비례하여 변화한다.

참고 자료

없음