A first course air flow 레포트

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[5] 결과 분석 및 토의

- 첫 번째 그래프에서 중력 영향을 무시한 베르누이 방정식의 성립 조건.
베르누이 방정식을 적용하는데 있어서 전압은 정압과 동압의 합으로 항상 일정하는 것을 기본으로 한다.
위 그래프를 보면 정압이 증가하면 동압이 감소하고 반대로 면적이 좁아지는 지점에서부터 속도가 증가함에 따라 동압이 증가하면 전압이 증가하는 현상을 보여주고 전압은 일정하게 유지되어 위 실험 그래프로 베르누이 방정식의 성립이 된 상태라는 것을 시사한다.
기존 베르누이 방정식이 라는 것을 기준으로 를 동압력이라 할 때
로 쓸 수 있다.
(단 베르누이 방정식이 성립하기 위해서는 유체가 비 압축성이여야 하며, 점성이 없는 유체(Inviscid Flow)에서만 성립하며, 유체가 비회전성(Irrotational)인 경우가 아니라면 동일한 유선상(Streamline)에서만 성립한다는 조건을 만족해야한다)

• 위 오른쪽 그래프에서 는 축소-확대 관에서 폭의 비이며, 는 축소-확대관에서 속도의 비를 의미한다.
• 확대관부에서 경계층 내 유동의 박리가 발생하는가에 대해 생각해 보자면 기본적으로 박리현상은 물체 표면을 따라 흐르던 유체가 물체 뒤쪽 부근에서 떨어져 나가는 현상인데, 이는 난류보다 층류에서 더 잘 생긴다. 위 실험은 난류의 특성 중 하나인 확산성이 크기 때문에 박리현상이 일어남을 시사한다.
• 하류로 갈수록 폭이 좁은 곳에서 점점 폭이 커지는 구역으로 바뀌는데 그 부분에서 와류 현상이 발생하며 동시에 마찰손실이 일어난다. 면접이 좁아지는 구간은 속도가 빨라지게 되며 마찰계수가 작았지만 면적이 넓어지면서 속도는 줄어들며 마찰계수가 커지므로 마찰 손실에 의한 속도비와 넓이 비가 차이가 나게 되는 것이다.
• 공기 속도가 가장 빠른 지점은 No.9 인 x 가 104.0,mm 일 때며 속도는 0.160Ma이며 아음속으로 마하수 0.3 이하 인 저 아음속으로 공기흐름에서 압축성 효과가 무시할 정도로 작게 발생하기 때문에 비압축성 유동이라고 볼 수 있다.

참고 자료

베르누이 방정식(https://blog.naver.com/mykepzzang/221091960793)
피토관 (https://namu.wiki/w/%ED%94%BC%ED%86%A0%EA%B4%80)
음속(https://namu.wiki/w/%EC%9D%8C%EC%86%8D?from=%EC%95%84%EC%9D%8C%EC%86%8D)
쉽게 배우는 유체역학 5판. Donald F. Young.
열유체 실험 매뉴얼 (6번실험(a first course in air flow)_R1)