부산대학교 기계공학부 기계공학응용실험 레포트 (제트의 유동장 측정실험)

목차

1. 서론
가. 실험목적
나. 이론적 배경

2. 본론
가. 실험장치의 구성 및 방법
나. 실험결과 및 고찰

3. 결론

4. 참고문헌

본문내용

1. 서론
가. 실험목적
유체유동은 크게 층류와 난류로 구분된다. 층류는 유동이 상대적으로 단순하여 해석적인 풀이가 가능하고, 이에 대한 실험은 비교적 단순하다. 그러나 우리가 실제로 접하거나 공학적인 의미가 있는 대부분의 유동은 난류이고, 이 유동은 매우 복잡하여 애석적인 접근이 어려우므로 실험적인 방법이 일반적이다. 본 실험에서는 이러한 난류유동의 특성을 실제측정을 통해 체험적으로 이해시키고자 하는데 있다.
유동의 표본으로는 2차원 제트유동을 택하여 이에 대한 난류유동의 특성을 이해시키고 유동장의 측정법 및측정 장비인 열선유속계와 피토관의 사용방법과 측정된 자료의 분석 및 취합능력을 함양시켜서 그 응용력을 배양시키고자 한다.

나. 이론적 배경
1) 난류강도
난류유동은 속도가 시간에 따라 불규칙적으로 급격하게 변하는 유동이다. 그림은 난류유동에 대한 예를 보인 것으로 유동장내의 임의의 위치에서 시간에 따라 측정된 속도 및 압력신호이다. 난류속도 중에서 공학적으로 의미 있는 양으로 사용되는 양은 Reynolds의 시간평균을 한 양이다.

<중 략>

위의 그래프는 피토관으로 측정된 풍속과 열선으로 측정된 풍속의 분류반폭을 나타낸 것이다. 이론상으로는 분류반폭이 직선을 이루어야 하지만 위의 그래프에서는 비교적 직선을 이루고 있으나 완전한 직선이 아니라는 것을 확인할 수 있다. 이는 수작업으로 진행된 실험의 오차이며 열선 변화 함수의 오차라 할 수 있다. 하지만 비교적 직선을 이루고 있어 분류반폭의 원리를 체감할 수 있다.

4) 피토관과 열선유속계의 결과 비교 분석
열선 유속계의 경우는 반응 속도가 빨라서 난류 측정에 유용하고, 피토관은 반응 속도가 느려서 난류 측정에는 부적합 하지만 속도를 바로 알 수 있다. 중앙에서 높은 속도를 보이다가 점점 그 속도 분포가 넓게 퍼진다. 또한 x/d가 커질수록 최대 속도가 줄어들고 폭이 넓어지는 것을 확인 할 수 있다.결과를 보면 열선 유속계로 측정된 속도가 피토관으로 측정된 속도보다 작은데 이 오차 또한 피토관과 열선유속계의 메커니즘차이에서 비롯되는 것으로 보인다.

참고 자료

기계공학응용실험, 기계공학실험교재편찬회, 청문각
Munson Young Okiishi, 유체역학(Fundamentals of Fluid Mechanics) 개정판, 청문각.
Gerhart Gross Hochstein, 유체역학(Fundamentals of Fluid Mechanics)2nd Edition, 반도출판사.