유동가시화 실험

목차

Ⅰ. 실험 결과 요약

Ⅱ. 공동현상 실험
1. 실험 목적
2. 실험 관련 이론
2.1. 유동 가시화(Visualization Flow)
2.2. 정성적과 정량적
2.3. 용어정의
3. 실험장치 및 방법
3.1. 실험 장치
3.2. 실험 방법
4. 실험 결과 및 토의
5. 참고문헌

본문내용

유동 가시화 실험은 tracer, tuft, wall tracing 등의 방법을 이용하여 유체가 여러 형상의 물체를 통과 할 때 물체 주위에 형성되는 유동의 모습을 관측하는 것이 목적이다. 실험장치로는 수소기포 가시화 장치를 이용하였으며 유체로는 소금물을 사용하였다. 실험 방법은 먼저 안전을 위해 전원 플러그가 빠져 있는지를 확인하고 pump 소켓, Light 소켓을 플러그에 극성을 맞춰 연결한다. 그 후 백금선이 달린 Fork Holder와 삼각대를 설치하고 물탱크에 소금을 충분히 녹인 소금물을 백금선의 약간 위 까지 오도록 채운다. 그 다음 검정색, 붉은색 Lead선의 Crocodile Clip을 색깔을 맞춰 연결하고 실험 장치의 전원을 켠다. 그 후 펌프속도 조절 나사를 이용하여 물의 흐름을 적절히 맞추고 전류량을 조절하여 수소 기포를 발생시킨다. 눈으로 확인하기에 적당한 크기의 수소 기포들이 발생되면 그 때부터 유동장 내부에 미리 준비한 날개, 직육면체, 원기둥 형상의 모형물을 놓고 수평일 때와 각도를 달리 했을 때의 유동 현상을 유심히 관찰하고 이를 이론상의 그림과 비교하여 경계층, 박리점, 후류, 와류 등을 관찰해 본다. 실험 결과 먼저 직육면체 형상의 경우 면이 수직이기 때문에 유동의 흐름이 끝부분에서 급격하게 바뀌는 것을 볼 수 있었고 이에 따라 미약하게나마 와류가 발생하였다. 원기둥 형상 경우 모형에서 아주 약간 떨어진 곳에 경계층이 생기며 유체의 흐름이 떨어져 나가는 박리점 또한 관측 할 수 있었다. 유속이 빨라질수록 박리점이 뒤로 후퇴하는 것을 볼 수 있었다. 박리점 이후에는 와류현상이 발생하는 것을 관찰 할 수 있었는데 원기둥 모형의 경우 다른 모형물 보다 와류 현상을 확실하게 볼 수 있었다. 날개 형상의 경우 날개의 끝 부분에서 박리 점과 후류를 관측하였다. 입사각이 약 0°일 때는 박리가 거의 발생하지 않았고 발생된 후류 영역도 굉장히 작았다.

참고 자료

유세인트 e-campus 유동가시화 실험 교안 Robert W. Fox, Alan T. McDonald, Philip J. Pritchard, John W. Mitchell, Fluid Mechanics, WILEY, 2015, pp.98~103