핫와이어를 이용한 속도측정

소개

홧와이어를 이용한 속도측정

목차

1. 서론

2. 이론
가. 피토관의 원리
나. 열선 풍속계(Hot-wire anemometer)

3. 실험장치 및 방법
가. 실험장치
나. 실험방법
(1) PROBE의 TYPE 선택 및 기본정보 입력
(2) 실험의 기본환경 선택 및 입력
(3) 실제적인 data Acquisition
(가) calibration된 probe의 선택
(나) Acquisition의 환경 설정
(다) 실시간 속도 display

4. 실험 결과

5. 결론 및 고찰

<참고문헌>

본문내용

1. 서론

Hot-wire는 전류에 의하여 가열되고 있는 매우 가늘고 짧은 금속선으로 이루어져있으며 고온의 wire가 저온의 주위 유체 흐름과 대류 열전달 현상에 의해 냉각되면 wire의 온도가 감소되어 온도의 함수인 wire의 전기 저항이 감소함으로 이를 이용하여 대류 열전달 현상에 관계되는 유속과 온도 및 밀도 등을 측정할 수 있다.
이처럼 물체 주위의 유속과 방향을 측정하는 것은 산업현장에는 물론 실생활에도 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 이번 실험에서는 유속을 측정하는 대표적인 방법인 Hot-wire방식으로 calibration을 하여 속도를 측정하는 방법을 알고 또한 피토관(Pitot Tube)을 이용하여 물체 주위의 유속과 방향을 결정하는 베르누이식을 이해하여, 두 데이터 값을 비교, 해석하는데 목적이 있다.
1. 이론

1.1. 피토관의 원리
피토관은 베르누이(Bernoulli)의 정리에 따라 유속을 측정하는 장치이다.

Fig. 1 피토관

베르누이의 원리는 비압축성 정상유동에 있어서 두 지점 사이의 단위 질량 당 운동에너지의 변화량은 압력과 중력에 의한 일과 같다는 것으로 다음과 같이 나타낼 수 있다.

Fig. 1에서 정압공(static pressure tap)과 전압공(total pressure tab)은 유선(streamline)으로 연결되어 있으므로 위의 베르누이 정리가 성립하고 이에 따라 속도에 대해 다음과 같이 쓸 수 있다.
베르누이 정리가 만족하기 위한 조건, 즉 정압공과 전압공이 같은 유선 상에 존재하기 위해서는 피토관의 축이 유동방향과 정확히 평행이어야 한다. 만약 그렇지 않을 경우에 오차가 발생하며, 그 오차는 피토관의 축과 유동 방향 사이의 각이 커질수록 증가한다1).

1.2. 열선 풍속계(Hot-wire anemometer)

열선풍속계(hot-wire anemometer)는 열전달의 원리에 따라 작동하는 것으로서, 유체의 흐름 내에 전기적으로 가열된 선이 있을 때 유속에 따라 열전달량이 증감하는 원리를 이용하는 것이다. 열선(hot-wire probe)은 용도에 따라 다양한 외형을 지니고 있는데 그 중 가장 간단한 것은 Fig. 2에 도시된 것과 같이 두 개의 지지대 사이에 가는 금속선(텅스텐 혹은 백금, 굵기:2~20μm)이 하나 위치하고 있는 I-형 probe이다.

참고자료

· 1) 윤준용 외 5, 유체역학, 청문각, pp 135~137, 2004
· 2) me.kaist.ac.kr/upload/course/MAE205/