기계 공학 실험 - 제트 반동 실험

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목차

1. 서론
1.1 실험 목적
1.2 관련이론

2. 본론
2.1 실험장치
2.2 실험방법

3. 결론
3.1 관련공식
3.2 실험결과
3.2.1 실험 데이터
3.2.2 결과 그래프
3.3 공식 증명
3.3.1 수압 작용 전
3.3.2 수압 작용 후

4. 고찰

5. 참고문헌

본문내용

압력을 받고 있는 유체로부터 기계적 일을 유출해 내는 한 방법으로, 그 압력을 이용하여 유체를 가속시켜 빠른 속도의 분류(jet)가 되도록 하는 것이다. 이렇게 하여 가속된 분류는 터빈의 깃으로 향하게 되고, 깃에 부딪힌 분류의 운동량의 변화 즉 충격량으로 인해 발생된 힘에 의해서 터빈은 회전하게 된다. 본 실험에서는 물의 분류가 반구형 깃에 부딪힐 때 발생되는 힘을 측정하고, 이를 분류의 운동량과 비교해 봄으로써 충격량-운동량 원리에 대한 이해를 도모하고자 한다.
1.2 관련이론
압력을 받고 있는 유체로부터 기계적 일을 유출해 내는 한 방법은, 그 압력을 이용하여 유체를 가속시켜 빠른 속도의 분류(jet)가 되도록 하는 것이다. 이렇게 하여 가속된 분류는 터빈의 깃을 치게 되고 이 마찰력으로 인하여 터빈은 회전하면서 기계적인 일을 하게 된다.
노즐(NOZZLE)로부터 분사되는 방향인 Y축에 관해 대칭인 평판 날개에 유속 U_{ 0} m/s 로 Q m ^{ 3}/s의 충격을 가한 후 beta의 각도로 전향 되면서 유속이 U m/s된다고 가정하자. 날개를 치기 전후의 고도차와 정수압 차는 아주 작으므로 거의 무시하면 날개를 향해 Y방향으로 유입하는 물의 momentum은 rho QU _{0} 이며 날개를 떠나는 물이 가지는 운동량의 Y방향 성분은 rho QUcos beta 이다. 역학적 - 운동량의 원리란 충격전후의 운동량의 변화율이 바로 충격량과 같음을 의미하므로 유체의 흐름은 에너지를 가지고 운동하고 있는 것이다. 이것을 유용하게 이용하기 위해서 압력을 받는 유체를 고속으로 분출해야 한다. 즉, 고속의 유체는 많은 운동에너지를 가지고 있고, 이것을 충격에너지로 바꾸어서 사용할 수 있다. 과 같이 노즐로부터 분사된 사출 수맥의 방향 즉 X축에 대칭인 반구형 날개에 v sub0 [m/sec]의 속도로 W[kg/sec]율인 분류가 충격을 준 후 beta 의 각도로 변하면서 유속이 v sub1 [m/sec]로 되었다고 한다. 날개를 치기 전후의 사출의 흐름 높이차 와 정수압 차는 아주 미소하므로 무시한다.

참고 자료

Anthony Bedford/ Wallace Fowler, 2008, Engineering Mechanics Dynamics 5th ed in SI units, PEARSON, Singapore, pp. 271~276