[기계 공학 응용 실험] 1. 제트의 유동장 측정 실험 (A+자료)

소개글

깔끔하게 편집 되어 있고 A+ 받은 자료 입니다.

목차

1. 서론
가. 실험목적
나. 이론적 배경

2.본론
가. 실험장치의 구성 및 방법
나. 실험결과 및 고찰

결론

본문내용

1. 서론
가. 실험목적
유체의 유동장의 속도를 측정할 수 있는 방법은 여러 가지가 있는데, 그중에서 흔히 사용되는 것은 피토관과 열선유속계이다. 피토관을 이용하면 평균속도만을 측정할 수 있지만 비교적 정확한 값을 얻을 수 있다. 그러나 열선유속계를 이용하면 매우 불규칙적인 난류 속도까지도 측정이 가능하다.
본 실험에서는 열선유속계를 이용하여 2차원 노즐에서 분사되는 제트 유동장의 속도를 측정하여 제트 유동의 구조를 파악하고, 유동장의 측정법 및 측정 장비인 열선유속계와 피토관의 사용방법, 측정된 자료의 분석 및 취합능력을 함양시켜서 그 응용력을 배양시키고자 한다.

나. 이론적 배경
(1) 난류강도
난류 유동은 속도가 시간에 따라 불규칙적으로 급격하게 변하는 유동이다. 그림 1.1은 난류유동에 대한 예를 보인 것으로 유동장내의 임의의 위치에서 시간에 따라 측정된 속도 및 입력신호이다.
난류 속도 중에서 공학적으로 의미 있는 양으로 사용되는 양은 Reynolds의 시간평균을 한 양이다.즉, 평균속도는 로 표현하고 여기서 시간주기 T는 보통 5초 정도이다. 따라서 임의의 시간에서 측정된 속도인 순간속도 는 평균속도 와 난류섭동에 의해 다음식으로 표현된다.

(2) 제트 유동의 일반적인 특성
노즐을 통하여 분출되면서 주위의 유체보다 국소적으로 높은 속도를 가지는 유동을 제트(jet)라고 하며, 여기서는 정지된 공간 내로 분사되는 제트에 대한 실험을 수행한다. 제트가 분사되면 그림에서와 같이 중심선상에서 속도가 최대이고 폭방향으로 갈수록 속도가 감소되어 영으로 까지 떨어진다. 이때 제트의 폭은 하류로 갈수록 넓어지고 최대속도의 크기는 감소된다. 또한 가장자리로부터는 주변의 유체가 유입된다. 이러한 제트가 하류로 갈수록 넓어지는 정 도를 나타내는 척도를 분류반폭이라는 것을 사용하는데, 그것은 제트하류의 임의의 위치에서 최대속도의 반이 되는 속도크기를 가지는 거리를 측정하여 연결한 선이다. 그 외에도 제트가 가지는 유동의 특성을 나타내는 것으로는 아래와 같은 것이 있다.
⋅ 퍼텐셜 코아 : 노즐출구로부터 시작하여 균일 속도가 유지되는 구간
⋅ 유입 : 주변의 유체가 제트의 가장자리를 통해 끌려오는 현상
⋅ 자체유사: 하류방향으로 가면서 속도 및 난류강도 등의 무차원 분포가 변하지
않는 현상

참고 자료

- Bruce R.Munson, DonaldF.Young, Theodore H.Okiishi, 유체역학
(Fundamentals of Fluid Mechanics), 교보문고, 2008
- 부산대학교 기계공학실험교재편찬회, 기계공학응용실험, 淸芸當, 2009