제트의 유동장 측정실험 보고서

목차

1.서론
1) 실험목적
2) 이론적 배경

2.본론
1) 실험장치의 구성 및 방법
2) 실험결과 및 고찰

3.결론

4.참고문헌 및 출처

본문내용

1. 서론
1) 실험목적
유체의 유동장의 속도를 측정할 수 있는 방법은 여러 가지가 있는데, 그중에서 흔히 사용되는 것은 피토관과 열선유속계이다. 피토관을 이용하면 평균속도만을 측정할 수 있지만 비교적 정확한 값을 얻을 수 있다. 그러나 열선유속계를 이용하면 매우 불규칙적인 난류 속도까지도 측정이 가능하다. 본 실험에서는 열선유속계를 이용하여 2차원 노즐에서 분사되는 제트 유동장의 속도를 측정하여 제트 유동의 구조를 파악하고, 유동장의 측정법 및 측정 장비인 열선유속계와 피토관의 사용방법, 측정된 자료의 분석 및 취합능력을 함양시켜서 그 응용력을 배양시키고자 한다.

2) 이론적 배경
(1) 난류강도
비선형의 항과 마찰항 비율의 크기를 나타내는 레이놀즈수가 큰 흐름을 난류라 하며, 이 난류의 강도는 레이놀즈수에 비례한다. 상대적으로 안정된(난류이긴 하지만) 바람보다 매우 세찬 바람에서 더 크다. 난류강도 는 변동의 제곱을 평균하고 이것의 제곱근을 평균속도로 나눈 것으로 정의한다. 즉 이다. 난류강도가 클수록 속도(또는 다른 유동 매개변수)의 변동은 더 크다. 잘 설계된 풍동에서는 보통 이고, 매우 주의 깊게 설치하면 정도로 낮은 값을 얻을 수 있다. 반면에 대기와 강의 유동에서는 일 수 있다. 그림 1은 대기 중의 바람의 속도에 대한 예를 보인다.

(2) 제트 유동의 일반적 특성
노즐을 통하여 분출되면서 주위의 유체보다 국소적으로 높은 속도를 가지는 유동을 제트(jet)라 하며, 여기서는 정지된 공간 내로 분사되는 제트에 대한 실험을 수행한다. 제트가 분사되면 그림 2에서 보는 바와 같이 중심선상에서의 속도가 최대이고 폭방향으로 갈수록 속도가 감소되어 속도가 영으로까지 떨어진다. 이때 제트의 폭은 하류로 갈수록 넓어지고 최대 속도의 크기는 감소된다. 또한, 가장자리로부터는 주변의 유체가 유입된다. 이러한 제트가 하류로 갈수록 넓어지는 정도를 나타내는 척도는 분류 반폭(jet half width)을 사용하는데, 그것은 제트 하류의 임의의 위치에서 최대속도의 반이 되는 속도 크기를 가지는 거리를 측정하여 연결한 선이다.

참고 자료

기계공학실험교재편찬위원회, 기계공학응용실험, 청문각
Bruce R. Muson, Theodore H. Okiishi, Wade W. Huebsch, Alric P. Rothmayer, Fluid Mechanics, WILEY