수소기포 가시화장치를 이용한 유동 가시화 실험

소개

유체공학에서 실험한 수소기포 가시화장치를 이용한 유동 가시화에 관한 보고서 입니다.

목차

실험 결과 요약
1. 실험 목적
2. 실험 관련 이론
3. 실험장치 및 방법
4. 실험 결과 및 토의
5. 참고문헌

본문내용

실험 결과 요약
물체 외부를 흐르는 유체의 움직임을 명확히 확인하기는 매우 어렵다. 따라서 수소기체 발생 장치나 잉크, 형광물질, 연기 등을 통하여 유동을 가시화하여 명확하게 유동장의 정보를 얻고 유동의 흐름을 확인하여야 한다. 이번 실험에 사용되는 방법은 백금선을 사용한 전기분해에 의해 발생되는 수소기포를 이용하여 물체 주위를 흐르는 유동을 확인하는 것을 목표로 한다. 실험 장치는 수소기포 가시화 장치와 유선을 촬영하기 위한 디지털 카메라가 필요하다. 실험은 미리 세팅된 가시화 장치를 사용하여 외부 유동을 실험할 원통형 그리고 스포일러 형태의 물체를 바꾸어 가며 각도, 속도에 변화를 주어가며 디지털 카메라를 사용하여 유선의 모습을 촬영하는 방법으로 진행 되었다. 실험의 결과 원통형의 물체의 경우 상하 모두 대칭적으로 같은 모양의 유선이 생기는 것을 확인하였다. 또한 유속이 빨라질수록 와류가 생기게 되는 박리점이 점점 커지며 박리점 이후의 와류의 크기도 커지는 것을 확인 할 수 있었다. 스포일러의 경우 유동의 방향과 물체가 놓여있는 방향이 같을 경우 수소기포들이 스포일러의 표면을 따라 매끄럽게 유동하는 것을 관찰 하였다. 하지만 각도를 높은 각으로 변경하였을 경우에는 원통형과 마찬가지로 박리점이 생기고 뒤편의 와류도 관찰 할 수 있었다. 하지만 원통형상에 비해 주어진 압력상승을 보다 먼 거리에서 분산시키므로 역 압력구배를 줄이게 되고 박리의 시작도 지연되어 항력이 감소됨을 알 수 있었다. 물체의 증가된 표면적이 물체에 작용하는 전체 전단응력을 증가시키는 원인이 되지만 항력은 현저하게 감소된다. 따라서 스포일러의 형상이 항력을 줄이는데 유리해 양력의 발생에 더 유리 하다는 것을 확인 할 수 있었다.
1. 실험 목적
물체 외부를 흐르는 유체의 움직임을 명확히 확인하기는 매우 어렵다. 이때 수소기체 발생 장치나 잉크, 형광물질, 연기 등을 통하여 유동을 가시화 한다면 명확하게 유동의 흐름을 확인하고 이해 할 수 있다. 이번 실험은 흐르는 소금물이 백금선에 의해 전기분해 되며 발생되는 수소를 이용하여 물체 주위를 흐르는 유동을 확인하는 것을 목표로 한다.

참고자료

· (1) 유상신 外7名 공저, 공학과 의학을 위한 기본 유체역학, 사이텍미디어, 2005년
· (2) 모양우 外 5名, 실험 유체역학, 보문당, 2000년
· (3) http://amigas.kaist.ac.kr/me712/LectureNotes/Lab4.doc
· (4) http://cfd.kookmin.ac.kr/myongpdf/fluid-culture/%C8%E5%B8%A71%C0%E5.pdf