원형실린더의 항력측정

소개

실험 보고서 입니다.

목차

실험목적
관련이론
실험장치 및 실험방법
실험결과

본문내용

실험목적
물체가 유체 내에서 운동할 때 물체는 두 가지의 저항력을 받게 되는데 항력과 양력이 그 것이다. 항공기나 차를 설계할 때 이 두 가지 요소는 중요한 설계변수가 된다. 항공기 설계 시에는 양력이 더 중요하지만 항력도 이에 못지않게 중요하다. 반면에 차를 설계할 때는 항력을 최소화해서 에너지를 절약하고 차의 효율을 높여야 하며, 특히 fomula 경기 등에서는 차를 바닥으로 밀착시키는 down force에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.
이번 실험에서는 원형의 실린더가 공기의 흐름에 의해 항력을 받게 될 때 그 항력계수 를 측정한다. 앞에서 말했듯이 물체가 유체 내에서 운동하면 저항력을 받지만, 반대로 흐르는 유체 내에 물체가 정지해 있어도 저항력을 받는다. 우리는 흐르는 공기의 흐름 속에 원형 실린더를 고정시키고 서로 다른 세 가지 방법을 이용해 를 측정할 것이다.


관련이론
유동 유체 내에 잠기 물체에는 흐름에 따른 압력과 점성력이 작용한다. 이러한 압력과 점성력의 합력 중 자유 흐름 방향에 수직한 성분을 양력이라고 하고, 평행한 성분을 항력이라 한다. 물론 물체에는 부력이나 중력도 작용하지만 양력과 항력은 정의상 흐르는 유체의 동적인 작용으로 생성되는 힘들로 제한된다.

다음 페이지의 그림1, 2를 보면서 설명하겠다.

실린더 점에서 유체의 효과는 수직한 압력 와 표면에 접한 전단력 로 나누어지는데 절대압력 는 다가오는 stream의 정압 에 기인한 것이다.
일반적으로 전압정압동압이므로 이 된다.
여기서 압력계수는 , 표면마찰계수는 이다.
항력은 단위 길이당 세기 이며, 항력은 흐름방향에 평행한 힘이므로 그림2에서 기하학적인 조건을 고려해보면 라고 볼 수 있다.
원형실린더에서는 압력에 의한 항력분포가 전단력에 의한 것에 비해 월등히 크기 때문에 이를 무시할 수 있다.

참고자료

· 없음