[기계공학]항력측정 실험

소개

기계공학 실험중의 하나입니다.

목차

1. 목적
2. 이론.
3. 개론.
4. 실험장치
5. 실험방법
6. 결과
7. 고찰
8. 부록(계산식등)

본문내용

1. 목 적

어떤 물체 주위에 점성을 가진 유체가 유동할 때 이 물체는 유체의 유동방향으로 힘을 받게되고 이 힘을 항력이라 한다. 이 실험에서는 유체가 원통에 미치는 힘을 측정하므로서 항력에 관한 여러 현상을 알아보는데 그 목적이 있다.


2. 이 론

일반적으로 유동이 비대칭이거나, 물체의 축이 유동의 방향과 일치하지 않는 물체 둘레에 일어날 때에는 유동장은 비대칭이 될 것이고, 물체의 양측에서의 국소속도들과 압력들은 상이할 것이며, 근접유동에 수직방향인 힘이 나타날 것이다. 이것과 아울러 뮬체의 표면에 둘러싸여 있는 경계층에서의 마찰응력의 작용이 근접유동의 방향에 연하는 힘을 생기게 할 것이다.



이 힘들은 각 장력(lift)과 항력(drag)으로 알려져 있다. 고전적이고 가장 유용한 예가 [그림1]의 익형이며, 그 위에 장력 L, 항력 D, 합력 F, 영각 α와 익장 c가 표시되어 있으며, 지면에 직각방향의 익형의 길이를 익푝이라 한다. L과 D의 합력인 힘 F는 또한 유체에 의하여 익형에 미친 압력과 마찰의 모든 힘들의 결과이다. 그러나 마찰응력의 장력에의 기여는 이와 같은 응력들이 압력에 비하여 작으며, 대략 L에 수직 방향으로 작용할 때 종종 무시할 수 있다. 이와 같은 경우 이것은 문제의 중요한 단순화이며, 이것은 L을 압력변화만의 결과라고 생각하는 것을 허용하므로 이상유체를 사용하고 장력의 해석적 추론에 대한 방법을 사용하는 것을 허용한다.
물체가 유체 속에서 운동을 할 때 물체에 작용하는 저항력은 유체의 점성마찰에 의한 마찰항력 (Viscous drag) 과 물체 주위에서 발생하는 압력 차에 의한 압력항력 (Pressure drag) 으로 분류된다. 비행기 날개와 같은 유선형의 물체가 유체 속을 움직일 때에는 주로 마찰 항력이 작용하고 원통이나 구와 같이 비유선형의 물체일 경우에는 압력항력이 주로 작용된다. 따라서 압력항력은 형상항력 (Form drag) 이라고도 불려 진다.
본 실험에서는 원통 (Circular cylinder) 을 풍동 (Wind tunnel) 내에 설치하고 그 원주상에서의 압력분포를 측정하여 항력을 구한다. [그림2]과 같이 무한원통 주위를 흘러가는 유체의 흐름에서 이상유체 (Ideal fluid) 라 가정하면 유동함수 (Stream function) Ψ는 아래와 같은 편미분 방정식이 된다.

참고자료

· 없음