[기계공학]후류측정

소개

후류측정을 통한 항력계산 및 각종 자료
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목차

1. 실험목적
2. 실험목표
3. 실험배경
4. 실험결과
5. 토론주제

본문내용

3. 실험배경

① 항력의 발생 이유와 원리에 대해 구체적으로 설명하시오.
항력이란 물체가 유체 내에서 운동할 때 받는 저항력과 두 물체가 접촉하면서 움직일 때 접촉면에 작용하는 힘을 말한다. 물체에 작용하는 유체의 항력은 점성항력(viscous drag)과 형상항력(form drag)에 의한다. 점성항력은 유체의 점성에 의하여 물체 표면에 작용하는 저항력이고, 형상항력은 물체 전후의 압력차에 의하여 나타나는 저항력이다. 어떤 경우에는 점성항력이 지배적이고 어떤 경우에는 형상항력이 지배적이다. 우리가 흔히 보는 야구공이나 자동차, 비행기, 미사일 주위의 유동과 같이 레이놀즈(Reynolds)수가 큰 유동의 경우에는 형상항력이 지배적이다. 이 경우에는 형상항력을 줄이기 위해서 물체를 유선형으로 하여 물체 뒷부분에 발생하는 후류영역을 좁게 만드는 것이 도움이 된다. 반면, 끈끈한 느린 유동(slow flow), 즉 레이놀즈수가 작은 경우에는 점성항력이 지배적이다. 레이놀즈수가 작은 유동이란 속도가 작거나 점성계수가 큰 유동뿐 만 아니라, 공기 중의 먼지와 같이 크기가 매우 작은 물체 주위의 유동에 해당한다. 우리는 걸어갈 때 공기가 끈끈해서 팔을 움직이기 힘들 정도로 점성력을 일으킨다고 생각하지 않지만, 작은 먼지나 미생물들은 공기 중에서 움직일 때 공기가 굉장히 끈끈하게(점성이 크게) 느껴질지 모른다. 이 경우에는 유선형 물체가 점성력이 작용하는 표면적이 증가함으로써 오히려 항력이 증가한다. 그러므로 [ 항력 = 점성항력 + 형상항력 ]이다.

② 거친 표면과 매끈한 표면을 가진 실린더 주위의 유동의 차이를 설명하시오.
유체입자가 서로 층을 형성하여 층과 층이 서로 미끄러지면서 규칙적으로 흐르는 유동을 층류, 유체입자가 불규칙한 운동을 할 때 이 유동을 난류라고 한다. 경계층내의 유동에서도 층류와 난류가 나타난다. 층류유동을 하는 경계층을 층류경계층(laminar boundary layer), 난류유동을 하는 경계층을 난류경계층(turbulent voundary layer), 층류경계층으로부터 난류경계층으로 천이되는 영역을 천이역이라 한다. 거친 표면을 가진 실린더는 표면의 점성력이 크기 때문에 층류경계층을 가지고, 매끈한 표면을 가진 실린더는 반대로 난류경계층이라고 볼 수 있다.

참고자료

· 없음