실린더 후류의 유동가시화 실험

소개글

자연계와 산업현장에서 일어나는 대부분의 유동은 비정상, 3차원 난류유동이며, 이는 우리의 생활은 부지불식간에 이들 유체유동과 밀접한 관련을 맺고 있다. 이러한 유동정보를 가장 손쉽게 얻을 수 있는 방법이 유동가시화이다.
유동가시화는 전달현상 과정을 가시화하는 것으로, 속도, 압력, 밀도 및 온도 등과 같이 우리 눈에는 보이지 않는 유동정보의 공간분포를 시간과 공간의 어떤 범위 안에서 눈에 보이도록 하는 실험 방법을 통해, 유동을 정확하게 예측하고 제어하기 위함이다.

목차

Ⅰ. 목적
Ⅱ. 실험이론
Ⅲ. 실험방법
Ⅳ. 결과 및 고찰

본문내용

Vortex shedding이란 유체가 실린더에 부딪칠 때 실린더의 후면에서 후류에 의해
파르르 떨리는 유체의 진동현상을 말한다. 이 유동 진동이 다시 구조물에 영향을 미쳐 발생하는 진동이 일명 flow-induced vibration인데, vortex-induced vibration 이라고도 표현된다. 유체가 원통형 물체의 주변을 흐를 때를 예를 들면 물체의 뒷면에는 이미 규칙적인 흐름은 없어지고 특이한 와류가 발생하게 되는 것이다.
공기 유체를 예로 들어 타코마 다리를 고찰해보면 소용돌이는 반시계방향으로 엇갈려서 나타나고 원통으로부터 규칙적으로 배출되어 교번 횡적인 힘을 발생시킨다. Reynolds number는 관성력을 점성력으로 나눈 무차원 수로서 값이 클수록 관성력이 커짐을 의미하는데 Re가 < 45인 정상류의 경우 원통주변의 유선들은 대칭적이고 항력만 존재하게 된다. 그러나 Re가 증가하는 비대칭 유동에 대해서는 양력과 회전력이 발생하게 된다. 이러한 현상은 유체가 원통표면에서 역압력 구배를 만나 박리되면서 주기적인 와동을 유기하여 발생하는 것으로서 이러한 현상은 실험적으로 연구되었으며 과학자들은 St(Strouhal Number)라는 무차원을 만들게 되었다.

참고 자료

없음