(응용공학실험) 열음향 공진실험 (A+자료입니다)

소개글

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목차

Ⅰ. 서론
1. Resonance - 공진
2. Thermo-acoustics - 열음향 공진 , Rijke Tube
3. P' 와 V'의 관계

Ⅱ. 본론
1. 실험 장치
2. 실험 과정
3. 실험 결과
- 3.1 이론적인 공진주파수
- 3.2 압력 측정 결과로 구한 공진주파수 값

Ⅲ. 결론
1. 공진현상이 일어나는 부분의 비교 ( 압력 차 / 속도 / 지속성 )
2. Rijke tube 튜브를 위로 세워야 하는 이유
3. 파이프 주파수 분석
4. 센서 1에서 공진이 발생하지 않은 이유
5. 1번 파이프 소리가 작게 나는 이유
6. 3번 파이프(0.675m) 공진현상이 나오지 않은 이유
7. 공진현상을 일어나게 하기 위한 방법
8. 열음향 공진을 막을 수 있는 방법
9. 오차원인
10. 열 음향(Thermo-acoustic) 실생활 응용 및 아이디어

Ⅳ. 참고 문헌

본문내용

1. Resonance - 공진
공진이란 특정 주파수에서 큰 진폭으로 진동하는 현상을 말한다. 이 때의 특정 진동수를 공진 진동수라고 하며, 공진 진동수에서는 작은 힘의 작용에도 큰 진폭 및 에너지를 전달 할 수 있게 된다. 우리 주변에서 볼 수 있는 공진은 내부의 회로 진동수를 방송국의 전파 진동수와 일치시키는 라디오 주파수 조절, TV 채널 변경이 있고 대표적인 공진현상에 의한 사고사례는 구조물의 고유 진동수와 일치하는 바람에 의해 무너진 타코마 다리가 있다.

2. Thermo-acoustics - 열음향 공진 , Rijke Tube
소리에너지와 열에너지간의 상호작용에 대한 현상을 Thermo-acoustics이라고 한다. 이 현상을 알아보기 위해서 Rijke Tube를 사용한다. Rijke Tube는 튜브 하단에 위치한 버너에 의해 가열된 금속망을 통과한 공기가 온도가 올라감에 따라 팽창하면서 튜브 중간지점에서 고온 고압을 형성한다. 그 후에 중심부에서 튜브의 상하 방향으로 공기의 흐름이 발생하고 다시 버너에 의해 공기가 가열되어 금속망을 통과한다. 위 과정을 반복하며 튜브의 공진주파수로 공진하여 소리가 증폭되는 원리를 이용한 장치이다. 이번 실험에서는 이 실험장치를 사용하여 온도와 튜브의 길이에 따른 소리와 주파수의 변화를 측정하였다.

- Rijke Tube -
3. P' 과 V'의 관계
왼쪽 그림은 실린더 내부의 피스톤은 오른쪽으로 움직이면서 속도가 v‘만큼 증가하며 음속 c인 음파가 발생한다. 나머지 h, P, ρ값들은 피스톤의 좌측은 증가, 우측은 그대로이다. 질량 보존의 법칙을 사용하여 식을 세우면 다음과 같다.
( 모든 과정은 정상유동 가정, A=단면적, v'=dv, p'=dp)
dh는 에너지보존 법칙을 사용하여 식을 세우면 다음과 같다.

깁스방정식 dh = Tds + dP에 dh를 대입하고, 등엔트로피로 가정하면 ds=0이므로

앞에서 구한 에서 c를 곱하면 cV = c2 = dP가 된다.

마지막으로 이상기체 상태방정식을 사용한다.

∴ c = 라는 결과를 유도할 수 있다.

참고 자료

Department of Electrical and Computer Engineering, University of Arizona
Randall Ali & Steven Garrett, Graduate Program in Acoustics, The pennsylvania State University, USA
James Smith & Dale Kotter, Fundamental Fuel Properties Group, Idaho National Lab,USA
The Future of Air Conditioning, AC-World.com