속도실험레포트

소개글

1. 실험 목적
여러 가지 유동 문제를 해결하기 위해서는 주어진 유동의 속도장 변화에 대한 정확한 정보를 알아야 한다. 그러나 Hot-wire나 LDV, 피토 튜브와 같이 기존에 이용되던 속도 측정 방법으로는 순간 속도장을 측정하기에는 어려움이 많다. 최근 개발되어 급속하게 발전하고 있는 PIV는 이러한 기존 속도 측정 방법과는 달리 넓은 영역의 속도장을 동시에 측정할 수 있다는 장점으로 인해 빠르게 보급되고 있다.
본 실험에서는 PIV의 속도 측정 원리를 이해하고 PIV를 이용하여 실린더 후류의 속도장을 측정하고 분석함으로써 유동해석 실험의 테크닉을 익히는 것을 목적으로 한다. 또한 습득한 속도장 데이터를 이용하여 유용한 정보를 얻어낼 수 있는 기술을 습득하고 직접 프로그램을 만들거나 사용하여 보는 훈련도 겸한다.

목차

1. 실험 목적
2. 배경 이론
3. 300개의 velocity field 데이터를 Time-averaging하여 이를 vector표시로 plot하라
4. 3번에서 구한 속도장으로 Mean recirculation region(Wake bubble)의 길이를 구하라(Grid보다 작은 값을 Interpolation을 해야함.) 그리고 이 값의 의미를 설명하라.

본문내용

1. 실험 목적
여러 가지 유동 문제를 해결하기 위해서는 주어진 유동의 속도장 변화에 대한 정확한 정보를 알아야 한다. 그러나 Hot-wire나 LDV, 피토 튜브와 같이 기존에 이용되던 속도 측정 방법으로는 순간 속도장을 측정하기에는 어려움이 많다. 최근 개발되어 급속하게 발전하고 있는 PIV는 이러한 기존 속도 측정 방법과는 달리 넓은 영역의 속도장을 동시에 측정할 수 있다는 장점으로 인해 빠르게 보급되고 있다.
본 실험에서는 PIV의 속도 측정 원리를 이해하고 PIV를 이용하여 실린더 후류의 속도장을 측정하고 분석함으로써 유동해석 실험의 테크닉을 익히는 것을 목적으로 한다. 또한 습득한 속도장 데이터를 이용하여 유용한 정보를 얻어낼 수 있는 기술을 습득하고 직접 프로그램을 만들거나 사용하여 보는 훈련도 겸한다.

2. 배경 이론
1)Time-averaging
Time-averaging은 어느 기간 동안의 자료의 평균을 구하는 것을 말한다. 이번 실험에서는 고정된 한 장소에서의 속도의 평균을 구하여 time-averageing된 속도를 구하였다.
2)Reynolds number
레이놀즈수는 유동의 특성을 알 수 있게 하는 무차원 수이다. Re수 = 관성력/점성력 으로서 Re수가 크면 관성력이 지배하는 흐름, 즉 난류(turbulent)가 되고, Re수 가 작으면 점성력이 지배하는 흐름 즉, 층류(laminar)가 된다.
Reynolds number 의 정의는 다음과 같은 식으로 나타난다.
Re = =
* Critical Reynolds Number(임계 레이놀즈 수)
층류와 난류를 구분하는 Re수이다. 흐름의 경우에 따라 각각 Re가 별도로 존재한다.
대략
Re < 100 층류(laminar)
100 < Re <1000 Transition (천이<층류에서 난류로의>)
Re > 1000 난류(turbulent)

참고 자료

(1) 참고서적
- Frank M. White, 1999, Fluid Mechanics, McGraw-Hill International
- Fluid Mechanics, Fourth Edition, Frank M. White, McGraw-Hill
(2) 웹 사이트
- http://maelab.snu.ac.kr/manual/2005년%20속도%20실험강의자료.pdf
- http://acoustic.kaist.ac.kr/research/vortex.php
- http://www.postech.ac.kr/me/fvl/html/knowhow/1-2.pdf
(3) 논문
- 전동수, 2005, 3차원 Lagrangian 보우텍스 방법을 이용한 실린더 주변 유동 해석, 서울대학교 대학원
- 박강국, 2000, PIV를 이용한 원형실린더 후류 유동에 관한 연구, 서울대학교 대학원