[기계공학실험]제트반동

소개

이번 실험은 압력을 받고 있는 유체로부터 압력을 이용하여 유체를 가속시켜 빠른 속도의 분류(Jet)를 하여 운동량의 변화로 기계적 일을 얻어내는 과정에서 충격량과 운동량의 관계에 대해서 알아본다. 급수관을 통해 물을 공급하여 노즐(Nozzle)을 통해 분사하고 분사된 물은 반구형 컵 날개를 치게 되어 분사되는 물에 의한 충격력을 구한다. 또한 실린더 밑으로 흘러나가는 물을 통해 유량을 측정하여 속도, 모멘텀, 힘, 실험계수 등을 구해보고 충격량과 운동량의 관계에 대해서 고찰해본다.

목차

요약
목차
서론
1. 실험의 목적
2. 실험 이론
2-1 날개가 평판일 때
2-2 날개가 반구형일 때
본론
3. 실험장치
4. 실험방법
5. 실험결과
5-1 실험장치의 주요치수
5-2 결과값 계산
5-3 표로 나타낸 데이터 값
5-4 그래프
결론
6. 결론 및 고찰
7. 참고 문헌

본문내용

1.실험목적

압력을 받고 있는 유체로부터 기계적 일을 유출해 내는 한 방법으로, 그 압력을 이용하여 유체를 가속시켜 빠른 속도의 분류(jet)가 되도록 하는 것이다. 이렇게 하여 가속된 분류는 터빈의 깃으로 향하게 되고, 깃에 부딪힌 분류의 운동량의 변화 즉 충격량으로 인해 발생된 힘에 의해서 터빈은 회전하게 된다. 본 실험에서는 물의 분류가 평판 깃 혹은 반구형 깃에 부딪힐 때 발생되는 힘을 측정하고, 이를 분류의 운동량과 비교해 봄으로써 충격량-운동량 원리에 대한 이해를 도모하고자 한다.

2.실험 이론

압력을 받고 있는 유체로부터 기계적 일을 유출해 내는 한 방법은, 그 압력을 이용하여 유체를 가속시켜 빠른 속도의 분류(jet)가 되도록 하는 것이다. 이렇게 하여 가속된 분류는 터빈의 깃을 치게 되고 이 마찰력으로 인하여 터빈은 회전하면서 기계적인 일을 하게 된다.
노즐(Nozzle)로부터 분사되는 방향인 축에 관해 대칭인 평판 날개에 유속 로 의 충격을 가한 후 의 각도로 전향 되면서 유속이 된다고 가정하자. 날개를 치기 전후의 고도차와 정수압 차는 아주 작으므로 거의 무시하면 날개를 향해 방향으로 유입하는 물의 momentum은 이며 날개를 떠나는 물이 가지는 운동량의 방향 성분은 이다. 역학적 - 운동량의 원리란 충격전후의 운동량의 변화율이 바로 충격량과 같음을 의미하므로 유체의 흐름은 에너지를 가지고 운동하고 있는 것이다. 이것을 유용하게 이용하기 위해서 압력을 받는 유체를 고속으로 분출해야 한다. 즉, 고속의 유체는 많은 운동에너지를 가지고 있고, 이것을 충격에너지로 바꾸어서 사용할 수 있다. <그림1>과 같이 노즐로부터 분사된 사출 수맥의 방향 즉 축에 대칭인 반구형 날개에 의 속도로 율인 분류가 충격을 준 후 의 각도로 변하면서 유속이 로 되었다고 한다. 날개를 치기 전후의 사출의 흐름 높이차 와 정수압차는 아주 미소하므로 무시한다. <그림1>에서 유입할 때의 운동량은 방향으로 이고 유출할 때의 운동량은 이다.
분류에 관하여 축 방향의 힘 는 운동량 변화율과 같다.

참고자료

· 1) 기초유체역학, 김태환 외, 원창출판사
· 2) 환경인을 위한 유체역학 및 기계, 김장호 외, 지구문화사