인하대 기계공학실험 B-유동가시화 실험

목차

1. 실험으로 확인한 유동의 형상 사진

2. 조사내용
1) Pi theorem (레이놀즈 수 유도 )
2) Strouhal 수
3) 상사성
4) NACA 5-digits series

3. 유체에 관련된 토픽에 관한 논문을 한편 조사하고 요약

4. 고찰

5. 참고문헌

본문내용

[그림1, 2]은 에어포일의 유동방향 각도가 0°일 때를 나타낸 것이다. 여기서 에어포일 주변의 공기는 큰 저항을 받지 않으며 흐름의 모양이 층류였다. 난류가 아니라 층류로 보인 이유는 레이놀즈 수를 통해서 알 수 있다. 레이놀즈수는 유체의 속도, 특성길이, 밀도와 비례하며 점성과 반비례 관계인 수이다. 레이놀즈 수가 일반적으로 2300내외에서 천이가 일어난다. 에어포일의 경우 5000에 가까울 경우이지만 실험에서의 유속이 충분치 못하고, 대표길이(0°의 경우 에오포일의 최대 두께)가 짧아 그 이하의 레이놀즈 수를 갖는다. 따라서 유체의 흐름은 층류로 나타난 것이다. [그림3, 4]는 특정각도(45°)로 에어포일을 기울였을 때로 에어포일의 주변에서 박리 현상과 vortex를 관찰할 수 있다. 각도가 생겨서 에어포일의 유속은 0°와 다르게 빠른 속도와 대표길이가 길어져 레이놀즈 수가 커져 난류의 흐름을 보이는 것이다. 이런 난류의 흐름은 유체의 흐름을 방해하여 실속 현상을 야기할 수 있다. 실속 현상은 박리현상으로 인해 양력이 감소하고 항력이 증가하여 물체가 비행하지 못하는 현상을 말한다. 따라서 비행기를 설계할 때 박리현상과 실속현상을 주의해야한다. 그리고 균일유동 속도가 빠를수록 압력강하가 커져서 와류도 심해져야 될 것 같은데 실험에서는 잘 관찰할 수 없어서 아쉬웠다. 그에 비해 각도에 대한 관찰은 확연하게 차이가 나서 쉽게 확인할 수 있었다.

참고 자료

Munsom, Young, Okiishi /Fluid Mechanics /WILEY /1th edition/1998
Frank M. White /Fluid Mechanics /McGraw-Hill /6th edition/2009 http://www.aerospaceweb.org/question/airfoils/q0041.shtml
Y. Hu•C. Pan•J. J. Wang / Vortex structure for flow over a heaving cylinder with a flexible tail / EXPERIMENTS IN FLUIDS / SPRINGER / vol.55 no.2 / 2014
http://www.ondemandsoft.com/Cyberlab/Cyberlab/Heat_Fluid/DraftLift/theory.html