유체역학 유동가시화 실험

소개글

어떤 물체 주위에 대한 유동의 가시화는 유동 현상을 이해하는데 있어 유익하다. 이와 같은 전체적인 성질의 계측에는 먼저 유선, 유적선, 유맥선, 시간선 등의 개념을 이해하여야 한다. 본 실험에서는 Smoke flow wind tunnel을 이용하여 간단한 몇 가지 형상에 대해 가시화를 수행하여 유동 현상을 이해한다.

목차

1. 실험목적

2. 이론정리
(1) 용어의 정의 (유선, 유적선, 유맥선, 시간선)
(2) 층류와 난류
(3) 박리점
(4) 레이놀즈수

3. 실험방법

4. 실험결과
실험시 촬영한 사진 첨부

5. 결과분석 및 고찰
(1) 결과분석
(2) 형상에 따른 유선 변화
(3) 유동가시화의 다른 방법 조사

6. 반성

7. 참고문헌

본문내용

우리는 파라핀 주입속도 즉, 압축기밸브를 조절하여, 유속을 달리해보면서 실험을 하였고, 느린 유속에서의 유동은 정상 상태의 유동으로 유선이나 유적선, 유맥선 모두 동일한 층류로 볼 수 있었다. 그러나 빠른 유속에서의 유동은 제대로 층이 보이지 않았다. 즉, 정상 상태의 유동에서는 유선이 또렷하게 보이는 반면, 빠른 유속의 유동에서는 유맥선이 곧지 못하였고, 흐리며 불규칙한 모양을 보인 구간도 있었다. 우리의 실험에서 가장 관측이 어려웠던 부분은 노즐형이였는데, 위상을 180도 달리하여 실험해본 결과, 그 모양이 달랐다. 입구가 넓을 때에는 나갈 때 매우 밀집되어 있는 형태가 잘 나타났으며, 입구가 좁고, 후반부가 넓은 형태에서는 위쪽이 흐려지면서 난류 형성이 얼핏 눈에 보였다. 더불어, 유속을 빠르게 했을 때에는 후반부에 난류가 형성됨이 눈에 띄었고, 느리게 했을 때에는 안쪽으로 감기는 모션이 보이기도 하였다. 경계층의 박리현상도 유속이 느린 층류에서 보다 두두러지게 보였고, 특히 난류영역에서는 박리가 가장 잘 일어나고 후류영역에서의 와류현상까지 볼 수 있었다. 형상에 따라서 원판형 - 실린더형 - 익형 순으로 박리가 가장 잘 일어나는 것을 볼 수 있었고, 노즐형은 관찰이 힘들었다.
노즐형에 대해 추가적인 언급을 하면, 유량의 식 의 식에서처럼 A(단면적)이 좁아지면 그만큼 속도가 빠르고, A가 넓어지면 그만큼 속도가 감소함을 볼 수 있었다. 역시, 입구가 좁고, 후반부가 넓은 형상의 노즐형에서 우리는 형상을 통과한 파라핀이 난류형태를 띔을 관찰할 수 있었다.

참고 자료

Munson, Wiley "Fundamentals of Fluid Mechanics,"
네이버 백과사전
http://www.postech.ac.kr/me/fvl/html/knowhow/1-1.pdf