유동가시화 실험 보고서

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최초 등록일
2019.02.28
최종 저작일
2017.09
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목차

I. Part 1
1. 실험 개요와 목적
2. 실험 이론
3. 실험 결과분석
4. 실험평가
5. 참고문헌

II. Part 2
1. 실험목적과 이론
2. 실험데이터 분석
3. 오차원인
4. 참고문헌

본문내용

1. 실험 개요와 목적
이번 실험은 유동의 각 흐름 상태에서 장애물에 따라 주위에 형성되는 정체점, 박리점, 후류영역을 가시화시켜 쉽게 관찰 할 수 있도록 한 실험이다. 유체가 원형, 반원형, 사각형, 익형, 물방울형 장애물 주위를 지날 때의 유동을 관찰하여 물체의 형상에 따른 유동장의 차이를 관찰하는 실험이다. 본 가시화 실험 장치를 통해 물체 주위의 유동장을 관찰했다.

2. 실험 이론
레이놀즈 수(Reynolds Number)는 유체 동역학에서 가장 많이 등장하며 그만큼 중요한 무차원 수이다. 개념적으로 레이놀즈 수는 관성에 의한 힘(inertial forces)과 점성에 의한 힘(viscous forces)의 비이다.

위 수식과 같이 레이놀즈 수는 두 힘의 정량적인 관계를 나타내고 있다.
즉, 유동에서 상대적으로 어떤 힘이 더 우월하게 작용하고 있느냐를 판단할 수 있게 된다.

<중 략>

우리는 이러한 레이놀즈 수를 통해 유동이 층류인지 난류인지를 판단 할 수 있다. 층류는 점성력이 지배적인 유동이기 때문에 레이놀즈 수가 낮고, 일정하다. 그리고 평탄하면서 일정한 유동이 특징이다. 반면에 난류는 관성력이 지배적인 유동이기 때문에 레이놀즈 수가 높고, 와류와 같은 불규칙한 유동 특성을 가진다. 일반적으로 Re < 2300 이면 층류, 2300 < Re < 4000 이면 천이 유동, Re > 4000이면 난류라고 판별한다. 또한 레이놀즈 수는 중요한 무차원 수로서 동적 상사성을 판별하는 기준이 되기 때문에 실험 및 모델링에서 아주 중요한 지표로도 활용된다. 우리는 Visualization Flow Unit 실험 기구를 이용하여 유동의 흐름을 직접 눈으로 살펴볼 수 있는 환경에서 여러 실험을 했다. Visualization Flow Unit에서 유체가 정상 흐름 상태로 흐르도록 최대한 조절하여 맞춰준 뒤, 여러 장애물을 설치함으로써 유체의 유동이 어떻게 바뀌는지를 실험했다.

참고 자료

쉽게 배우는 유체역학 5판 DONALD F. YOUNG 외 3인
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3392651&cid=58341&categoryId=58341
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3473591&cid=58439&categoryId=58439

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