[유체역학 실험] Drag Measurement on Cylindrical Bodies

소개

기계 공학 실험(유체역학 실험) 중 Air Flow bench 보고서 입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 관련 이론
2.1 기둥표면 압력측정(Pressure Plotting)에 의한 항력측정
2.2 후류 속도분포(Wake Traverse) 측정에 의한 항력측정

3. 결과(Data) 및 분석
3.1 분동을 이용한 항력 측정
3.2 기둥 둘레의 압력측정에 의한 항력측정
3.3 후류 속도분포 측정에 의한 항력 측정

4. Discussion
4.1 오차 분석
4.2 오차 원인
4.3 오차 해결 방안

본문내용

1. 실험 목적
임의의 물체가 유체 안에서 움직일 때 저항이 발생하는데, 이는 수력 및 공기 역학에서 중요한 의미를 가진다. 본 실험에서는 기둥을 유동중인 공기 중에 놓고 유동에 때한, 또는 유동에 의한 저항 즉, 항력을 세 가지 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 기둥에서 발생하는 항력을 추에 의한 항력 측정 방법, 기둥 둘레의 압력측정에 의한 항력 측정방법, 그리고 후류에서의 속도분포 측정에 의한 항력 측정방법으로 항력계수를 구하고 레이놀즈수를 이용하여 구한 항력계수와 비교 분석한다.

2. 실험 이론
Fig. 1에서 곡선은 단면적이 달걀 형상인 기둥(over cylinder)을 나타낸다. 이 기둥은 넓은 의미의 것으로서 단면적이 폐곡선으로 나타낼 수 있는 모든 것을 포함한다. 이 기둥의 기본적인 성질은 기하학적으로 2차원(tow-dimensional)구조, 즉 기둥의 길이 방향으로 단면적의 변화가 없이 일정한 기둥을 뜻한다. 단면적이 원형인 기둥의 경우 여기서는 특별히 원기둥(circular cylinder)이라 한다.
기둥을 정지상태인 유체를 통과하여 움직이게 되면 운동은 기둥의 표면에 어떤 작용을 하게 되고, 이것은 합력(resultant force)의 형태로 표면에 나타난다. 이러한 경우는 유체가 기둥을 향하여 다가오는, 즉 관찰자가 기둥과 함께 움직이는 관점에서 분석하면 용이하다.
기둥 표면에서 임의의 한 점을 선택하면, 선택한 한 점 A에서 공기 유동의 영향은 표면에 수직으로 작용하는 압력 P와 표면에 작용하는 전단력 τ의 두 성분으로 분해할 수 있다. 기둥에 다가오는 유동의 절대압력 와 정압 를 이용하여 A점에서의 압력 p를 나타내면, 이는 계기압력이 되고 다음과 같다.
유동하는 공기의 균일한 속도를 U, 유체의 밀도를 라 하면 유선에서의 동압(dynamic pressure)은 다음과 같다.

참고자료

· 없음