[기계공학실험]제트의 유동장 측정

소개

본레포트는 다음에 대한 결과를 설명하고 있습니다.
1. Pitot Tube에 의한 속도 분포
2. Hot-Wire에 의한 속도 분포
3. 유동의 상사성(Similarity)
4. 난류 강도

또한 c언어로 코딩할수 있는 간단한 프로그램도 넣었습니다.
// 전압 평균을 구하는 프로그램
// 속도 평균을 구하는 프로그램
// 난류강도를 구하는 프로그램

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 결과
4. 참고 자료

본문내용

1. 실험 목적
가. 유체유동은 크게 층류와 난류로 구분된다. 층류는 유동이 상대적으로 단순하여 해석적인 풀이가 가능하고 이에 대한 실험은 비교적 단순하다. 그러나 우리가 실제로 접하거나 공학적인 의미가 있는 대부분의 유동은 난류이고, 이 유동은 매우 복잡하여 해석적인 접근이 어려우므로 실험적인 방법이 일반적이다. 본 실험에서는 이러한 난류유동의 특성을 실제측정을 통해 체험적으로 이해하고자 하는데 있다.
나. 유체의 유동장의 속도를 측정할 수 있는 방법은 여러 가지가 있는데, 그 중에서 흔히 사용되는 것은 피토관과 열선 유속계이다. 피토관을 이용하면 평균속도만을 측정할 수 있지만 비교적 정확한 값을 얻을 수 있다. 그러나 열선 유속계를 이용하면 매우 불규칙적인 난류속도까지도 측정이 가능하다.
다. 본 실험에서는 열선 유속계를 이용하여 2차원 노즐에서 분사되는 제트 유동장의 속도를 측정하여 제트 유동의 구조를 파악하고(난류 유동의 특성 이해), 유동장의 측정법 및 측정장비인 열선 유속계와 피토관의 사용 방법, 측정된 자료의 분석 및 취합능력을 함양시켜서 그 응용력을 배양시키고자한다.

2. 실험 이론 및 원리
가. 열선 유속계의 동작 원리
열선 유속계는 유동장의 내부에 일정한 온도(보통 200℃)로 가열된 가느다란 저항체(열선: Hot-Wire)를 설치하고, 유동으로 인하여 발생하는 열전달의 효과와 휘스톤-브리지의 결과를이용하여 유속을 측정하는 장치이다. 열선 유속계로 속도를 재는 방법에는 정전류 방식(Constant Current)과 정온도 방식(Constant Temperature)의 두 가지가 있다. 정온도 방식은 비교기를 통한 센서의 안정화로 인하여 오차를 줄일수 있으나 회로가 복잡하고 가격이 비싸므로 비교적 간단하고 가격이 싼 정전류 방식을 많이 사용한다.
정전류 방식은 측정부 선에 일정한 전류를 흐르게 하는 것으로 유속에 따라 Hot-Wire의 온도가 달라지고 곧 저항(Hot-Wire가 저항의 역할을 하는 것이다.)의 변화에 따라 발생하는 전압차를 휘스톤-브리지의 결과에 의해서 측정함으로써 유속을 측정하는 것이다.

참고자료

· 유체역학(Fundamentals of Fluid Mechanics) 2nd Edition, B. R. Munson, D. F. Young & T. H. Okiishi, 김병하 모양우 손창호 윤순현 윤준용 전운학 공역, 청문각(1997)
· 유체역학(Fundamentals of Fluid Mechanics) 2nd Edition, P. M. Gerhart, R. J. Gross & J, I. Hochstein, 부정숙 서용권 송동주 김경천 공역, 반도출판사(1996)
· Frannk M. White, Fluid Mechanics, McGraw-Hill Book Company(1986)