경계층유동실험

소개

기계공학실험-경계층유동실험 결과입니다.

목차

1. 목적 및 개요
2. 기초이론
3. 실험장치
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결론 및 고찰

본문내용

1. 목적 및 개요

비행기나 자동차 주위를 흐르는 유동, 떨어지는 비나 눈 주위를 흐르는 유동, 잠수함 주위를 흐르는 물의 유동 등과 같이 유체 속에 잠겨 있는 물체표면을 흐르는 상대유동을 외부유동(external flow)이라 한다. 외부 유동으로 야기되는 현상이란 물체 표면에 접하고 있는 유체 입자의 점착(no-slip) 때문에 생기는 경계층유동과, 유동으로 물체 주위에 발생하는 불균형 압력분포나 전단응력 때문에 물체에 작용하는 결과력, 모멘트를 의미한다.
본 실험에서는 평판상의 평행유동에 의해 생기는 경계층에 대해 살펴 보겠다. 실험을 통해 평판 경계층유동의 속도분포를 구해보고, 이를 통해 경계층두께(boundary-layer thickness), 배제두께(displacement thickness), 운동량두께(momentum thickness)에 대한 개념을 이해하는데 그 목적이 있다.


2. 기초이론

Fig.1은 평판상에서의 경계층 성장에 관한 전형적인 예를 도시한 것이다. 속도 의 등류유동장에 유동방향과 평행하게 한 평판을 놓았을 때 평판 선단으로부터 경계층이 생성하여 성장한다. 이 때 평판 선단으로부터 어느 거리까지는 경계층유동은 층류유동을 한다. 이 경계층을 층류경계층(laminar boundary layer)이라 한다. 층류경계층이 어느 정도 성장해 가면 불안정하게 되어 난류유동으로 천이 된다. 그러나 이 천이는 한 위치에서 급격히 일어나는 것이 아니고, 난류가 발생한 위치로부터 경계층유동이 완전히 난류유동으로 천이 되는 데는 어느 정도의 구간이 필요하다. 이 구간에서는 층류와 난류유동이 무작위 하게 번갈아 나타나면서 완전난류역으로 진입한다. 이 구간을 경계층 천이역(transition region) 또는 천이대라 한다. 천이역을 지나면 유동은 전체가 난류로 변한다. 이 난류유동을 하는 경계층을 난류경계층(turbulent boundary layer)이라 말한다. 이때 난류 경계층 내에는 벽에 인접해서 아직도 점성효과가 유동을 지배하는 얇은 층이 남는다.

참고자료

· 없음