[기계공학 응용실험] 1장 제트 유동장 측정실험

소개글

[기계공학 응용실험] 1장 제트 유동장 측정실험

목차

1. 실험목적
2. 이론적 배경
3. 실험장치의 구성
4. 실험데이터 분석
5. 결론 및 고찰
6. 참고자료

본문내용

1. 실험목적
난류유동의 특성을 이해하고 유동장의 측정법 및 측정장비인 열선유속계와 피토관의 사용방법과 측정된 자료의 분석 및 취합능력을 함양시켜서 그 응용력을 배양한다.

2. 이론적 배경
- 퍼텐셜 코어(potential core) : 노즐출구로부터 시작하여 균일속도가 유지되는 구간
- 유입(entrainment) : 주변의 유체가 제트의 가장자리를 통해 끌려 들어오는 현상
- 상사성(similarity) : 속도 및 난류강도 등의 분포가 하류방향으로 가면서 변하지 않는 현상

난류 속도
난류 유동은 속도가 시간에 따라 불규칙적으로 급격하게 변하는 유동이다. 난류 속도 중에서 공학적으로 의미 있는 양으로 사용되는 양은 Reynolds의 시간평균을 한 양이다. 즉, 평균속도는

로 표현하고 여기서 시간주기 T는 보통 6초 정도이다. 따라서 임의의 시간에서 측정된 속도인 순간속도(instantaneous velocity) u는 평균속도(mean velocity) 와 난류섭동(fluctuation) u`에 의해 다음 식으로 표현된다.
정의에 의하면

제트 유동장 내의 속도분포를 피토관을 이용하여 측정해 본 결과 위와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 즉, 출구로 부터의 거리가 가까울 수록 수직위치에 따른 속도 편차가 크게 났으며(최대속도와 최저속도와의 차이), 각 수평위치에서의 속도분포는 수직위치가 0인 지점에서 최대 속도가, 수직위치가 ±120mm인 지점에서 최저 속도가 관측됨을 알 수 있었다. 그리고 수직위치가 ±120인 지점의 각각의 속도를 비교해 보면, 출구로 부터의 거리가 멀수록 속도가 커짐을 알 수 있는데 이를 통해 유동장의 범위는 출구로부터 멀어질수록 커짐을 알 수 있다.

참고 자료

유체역학 교재
기계공학 응용실험 교재