[유체공학실험] 유동 가시화 실험 보고서

목차

1. 실험 목적
2. 실험 관련 이론
3. 실험장치 및 방법
4. 실험 결과 및 토의
5. 참고문헌

본문내용

실험 결과 요약
유동의 가시화를 위해서는 Wall Tracing 방법, Tuft 방법, Tracer 방법 등이 사용된다. 우리는 그 중 Tracer 방법인 수소기포 가시화장치를 사용하여 백금 선에 의해 생성된 작은 수소기포를 통해 물체 주위의 유동현상을 파악한다.
물체로는 원기둥, 사각 기둥, 익형으로 실험을 하였으며 유동 가시화를 통해 각 물체로 인한 유선의 모양과 박리점을 확인 할 수 있었다. 박리점의 위치는 경계층 이론과 역압력구배 조건의 영향을 받는다.
실험 장치로 유동가시화 장치가 있으며, 실험 방법으로 백금선을 이용해 수소 기포를 발생시킨다. 그리고 유선을 카메라로 촬영한다. 추가로 ANSYS 프로그램을 이용해 컴퓨터 시뮬레이션으로 계산해본다.
실험 결과 원기둥의 경우는 원기둥 후부에 가까운 위치에서 박리가 일어났고, 사각 기둥은 후부 모서리에서 박리가 일어났다. 익형의 경우 각도가 커질수록 익형의 앞부분에 박리점이 생긴다. CFD를 통한 결과와 비교하여 실험 시 미흡했던 점을 보완한다.

유동 가시화 실험
1. 실험 목적
유동의 가시화를 위해서는 Wall Tracing 방법, Tuft 방법, Tracer 방법 등이 사용된다. 우리는 그 중 Tracer 방법인 수소기포 가시화장치를 사용하여 백금 선에 의해 생성된 작은 수소기포를 통해 물체 주위의 유동현상을 파악한다.

2. 실험 관련 이론
(1) 시간선(Time Line)
수소기포 가시화장치에서 어떤 특정시간 동안에 유체입자들이 만들어 내는 선

<중 략>

(7) 가시화
- 유선 : 작은 물방울을 형광 염료로 염색하고 레이저를 사용하여 형광을 발하게 한다. 노출 시간이 짧은 사진을 찍으면 짧은 선을 볼 수 있는데, 이 선의 방향은 그 지점의 순간 속도의 방향과 접한다. 많은 물방울을 사용하여 유선을 가시화할 수 있다.
- 유맥선 : 한 점에서 염료를 연속적으로 방출하면, 염료는 하류로 흐르면서 유맥선을 형성한다.
- 유적선 : 노출 시간을 길게 하여 형광 염료로 염색된 물방울의 사진을 찍으면 물방울이 움직인 경로를 추적할 수 있다.

참고 자료

Robert W. Fox, Alan T. McDonald, Philip J. Pritchard, Fluid Mechanics 8th Edition SI
Version, Wiley, 2012, 서상호, 김경천, 김문상, 김희동, 명현국, 배신철, 전호환, 최영돈,
유체역학 제8판, 텍스트북스, 2014