고온 유동장 가시화 실험

소개

고온 유동장 가시화 실험에 관한 실험자료입니다. A+받은 자료이니 큰 도움이 되리라 봅니다.

목차

1.실험 목적
2.이론
측정방법1 [정성적기법]
1) 이물질 첨가에 의한 방법
2) Tuft법
3) 주입 Tracer 법
4) 유동장의 굴절변화를 이용한 방법
5) 열이나 에너지 첨가에 의한 방법
측정방법 (정량적 기법)
1 입자영상유속계(Partical Imaging Velocimety:PIV)
2. CT(Computer Tomography)

3.결과 및 고찰

4.참고 문헌

본문내용

1.실험 목적
무색인 유체의 운동을 사람의 눈으로 관측하는 데는 한계가 있다. 이를 해결하는 방법의 하나로 Schlieren, Shadow, Interferometery 등과 같은 광학적인 가시화 기법이 활용된다. 광학적 가시화 기법은 유체의 흐름에 영향을 미치지 않으면서 유동이나, 온도 분포와 같은 정성적인 data와 유동장의 온도분포, 밀도 등의 정량적인 정보를 얻을 수 있다. 따라서 본 실험은 고온 벽면온도에 따라 형성된 열 경계층 및 화염 후류의 유동장을 가시화하고 이를 통하여 층류, 난류의 개념과 열 경계층의 성장을 파악하는데 있다.
2.이론

층류

층흐름이라고도 한다. 난류와 대응된다. 가는 파이프에 물을 흘릴 경우, 가령 잉크를 넣어 흐름의 상태를 관측하면 유속(流速)에 따라 레이놀즈수(數)가 작을 때에는 잉크의 흐름이 직선으로 되고, 물의 각 부분이 파이프벽에 평행으로 움직이며 서로 섞이지 않음을 알 수 있다. 이러한 흐름이 층류이다.

천이
1883년 레이놀즈는 관 속의 유동이 층류유동에서 난류 유동으로 천이하는 데에 관해 임계 레이놀즈 수의 개념을 소개했다. 레이놀즈수 2300이 일반적으로 사용되는 레이놀즈 수 인데 난동이 배제되는 경우는 레이놀즈수의 크기가 커진다. 그래서 레이놀즈 수의 범위가 2300~10000일 때 내부 유동은 층류에서 약간의 난동이 있지만 난류는 간헐적으로 나타난다. 이 영역에서 표면 마찰 계수와 열전달 계수에 대한 실험 자료는 쉽게 실험으로 재현되지 않는다. 그래서 이 영역은 가능한 공학적인 사용 영역에서 제외 된다. 반대로 외부 유동에서 층류와 난류의 천이 영역은 우리의 관심 표면에서 발생하고, 천이점과 천이와 인접한 하류층은 전체 항력과 열전달을 결정하는데 중요한 역할을 하고 있다. 풍동 실험에서 풍동 내의 평판에서는 임계 레이놀즈수가 300000에서 500000범위에서 난류로 천이한다. 실제로 자유 흐름의 교란, 표면 거칠기와 같은 인자들은 난류로 천이하는데 이 범위에서 주로 공학적 계산에 사용된다.

참고자료

· 1) 유체역학 기초실험 모양우 나기대 등 공저 조선대학교 출판부2) 유체공학 일반 이상윤 김철 등 공저 선학출판사3) 난류 입문 김신 / 정범진 편저 대영사4) 메카트로닉스를 위한 유체역학 김재원 저 인터비전