PIV 실험을 통한 유동 관찰 결과 레포트

소개

PIV 실험을 통하여 유동을 관찰하고 평균속도 최대 속도 최대속도등을 이론값과 비교하는 실험 결과 레포트 입니다.

목차

1-1. 6mm관 에서의 속도 분포
1-2. 11mm 확장관에서의 속도 분포

2-1. 고찰
2-2 . 오차의 원인

3-1. 확대관에서 와류가 왜 생기는가
3-2. 유속이 빨라졌을 때 와류가 더 크게 생기는가 적게 생기는가 ?

본문내용

2-1. 고찰
실생활 혹은 여러 실험에서의 유체유동을 해석하기 위하여 전체 유동장에 대한 유동정보를 시간의 함수로 얻을 수 있어야 한다. 따라서 이번 실험에서는 PIV기법을 사용하여 유동 가시화현상으로 관내에서의 유체 유동에 대해 순간의 정성적 유동정보와 정량적인 속도정보를 알아보는 실험을 진행하였다.

PIV 기법이란 입자 영상 속도법으로 유동 가시화하는 방법중 하나인데, 흐르는 유체에 아주 작은 형광 입자를 섞어 흐르게 하여 퍼져있는 추적 원소들의 입자영상을 화상처리 하여 주어진 유동의 속도장을 측정하는 방법이다. 측정하고자 하는 유동 단면을 레이저 평면광으로 조사하게 되면, 이 빛에 조명되어진 유동 내에 형광 입자들을 산란하게 된다. 여기에서 레이저 평면광을 위해 일반 레이저 빛을 두 개의 렌즈를 통하게 하여 조사하게 되는데 첫 번째 렌즈, 두 번째 렌즈를 통하여 레이저 평면광을 조사 할 수 있게 된다. 조사된 레이저 평면광은 아크릴 관 내에 흐르는 유체를 조사하는데, 관 내부에 소듐용액을 채운다. 소듐용액을 사용하는 이유는 아크릴과 비슷한 굴절률을 같는 용액이 소듐 용액이기 때문이다. 만약 소듐용액이 아닌 아크릴과 다른 굴절률을 같는 용액을 이번 실험에 사용하게 된다면, 평면광으로 조사할 수 없어서 제대로 된 결과 값을 얻을 수 없을 것이다.

PIV실험을 통해 얻은 영상을 분석하여 형광입자들이 움직인 좌표와 속도 분포를 얻을 수 있었고, 이 파일을 엑셀로 분석하여 변위에 따른 x축 속도와 y축 속도 분포를 알 수 있었다. 형광 입자들의 y축 속도 분포는 x축에 비하여 미세하므로 우리는 x축 속도분포에 대해서만 고려하였다. 6mm의 관을 흐를 때와 6mm관에서 11mm관으로 확장될 때 2가지를 비교 해 보았다.

첫 번째로 6mm관에서는 두 개의 다른 유량값 10ml/min 과 15ml/min 에서의 x축 방향으로의 속도값과 이론값을 비교해 보았다. 유량이 15ml/min에서는 실험속도값과 이론값이 매우 비슷하게 나왔지만 10ml/min의 유량에서는 이론값과 실험값이 약 0.3배 차이 나는 것을 알 수 있었다.

참고자료

· 없음