이동현상실험 - Flow Visualization Apparatus

소개

이동현상실험 레포트

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 장치
4. 실험 준비물
5. 실험 방법
6. 실험 결과
7. 고찰

본문내용

1. 실험 목적

Flow Visualization Apparatus를 이용해 원형, 사각형, 익형 등의 물체 주위를 지날 때의 유동을 관찰하여 물체의 형상에 따른 물체주위 유동장의 차이를 관찰한다. 물체 주위의 유동장을 관찰하고 층류와 난류의 상태를 관찰할 수 있게 하여 이상적인 흐름상태를 이해할 수 있게 한다. 레이놀즈수 변화에 따른 유동장의 차이를 관찰하고 레이놀즈수의 물리적 의미를 이해한다.

2. 실험 이론

(1) 유선과 흐름 형상
흐름의 속력이나 방향을 나타내기 위해서는 흐름장 내에 선을 그려 넣는 것이 바람직할 때가 있다. 그러한 선의 구성을 흐름 형상이라 부르고, 유선은 흐름형상의 각 점에 접하도록 그린 어떤 순간의 속도벡터 선으로 정의된다. [그림1]과 같이 수조 구석의 유출접선은 속도벡터의 방향을 나타낸다. 그림에는 세 개의 서로 다른 위치 a, b, c점을 통과하는 속도벡터들이 그려져 있다. 그림으로부터 흐름 형상이 유체 흐름의 기하학적 특성을 효과적으로 설명하는 방법임을 알 수 있다. [그림1]에서 두 개의 외곽 유선이 수조 내부 벽을 따른다는 점을 주목할 수 있다. 이렇게 유선이 고체 경계에 접하는 것은 바로 유선의 정의에 따른 결과이다. 따라서 벽 근방의 모든 유선들 역시 벽과 평행하고 실제로 벽의 윤곽선을 따른다. 물체 주위에 흐름이 발생하면 언제나 흐름의 일부를 어느 한쪽으로, 또 다른 부분은 다른 쪽으로 향하게 될 것이다. 흐름을 구분 짓는(물체의 상류측에서 나누어져서 하류측에서 다시 합쳐지는) 유선을 분할 유선이라 부른다. 또한 분리점에서는 속도가 0이 되는데 이 점을 정체점이라 부른다. 흐름은 등류와 부등류로 나누어진다. 등류에서는 흐름장 내의 임의의 유선을 따라서는 한 점과 다른 점 사이에서 속도가 변하지 않는다. 그러므로 그러한 흐름을 나타내는 유선들은 직선이고 서로 평행해야 한다. 유선들이 직선이 아니면, 속도의 방향이 변할 것이다. 또 유선들이 평행하지 않으면, 유선을 따라서 속력이 변할 것이다. 등류와 부등류의 이러한 조건들은 수학적으로 다음과 같이 표현된다.
(등류) (부등류)
여기서 V는 유선상의 주어진 한 점에서의 총 속도이고, s는 유선상의 임의의 한 점에서 유선을 따라 측정한 거리이다. 또 다른 흐름의 분류방법은 흐름장 내의 주어진 한 점에서 시간에 따른 속도의 변화에 기초한 것이다. 임의의 주어진 점에서 시간에 따라 속도의 크기나 방향이 변화 하지 않으면 흐름은 정상류이다. 정상류와 비정상류의 조건은 수학적으로 다음과 같이 정의된다.

참고자료

· 없음