[유체역학 실험] 외부유동 실험

소개글

유체역학실험 과목중 외부유동실험 보고서 입니다. 내용 좋습니다.

목차

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

본문내용

1. 실험목적
유체의 운동을 나타내는 운동방정식은 매우 복잡하기 때문에, 한정된 경우 외에는 해석적인 해를 구하기 힘들다. 예들 들어 자동차나 항공기가 공기 중을 운동할 때 그 주위의 유동정보를 해석적으로 상세히 구할 수가 없다. 이때 실험적인 방법으로 물체 주위의 유동정보를 구해서 해석을 할 수 있다.
본 실험에서는 원통주위의 압력과 속도분포를 구하고, 항력을 추에 의한 측정법을 적용하여, 원기둥의 각도 변환에 따른 항력을 측정하고, 후류에서 속도분포에 의한 측정을 하여 비교한다.
2. 실험 관련 이론
⑴ 물체에 작용하는 항력과 양력
가. 물체의 형상과 힘의 성분
유체역학적으로 외부 유동의 대상이 되는 물체는 2차원, 3차원, 및 축대칭으로 나눌 수 있다. 2차원 물체는 축 방향으로 무한히 길고 축직각 단면을 잘랐을 때 나타나는 형상이 어디서나 동일한 모양인 것을 말한다. 축대칭 형상은 물체가 3차원 형태를 보이지만 축직각 단면을 잘랐을 때 물체의 외곽 형상이 어디서나 원형이 되는 형상을 말한다.
투수가 던진 야구공 또는 나르는 비행기의 날개와 같이 어떤 물체가 정지된 유체 중을 이동할 때, 또는 그 반대로 흐르는 강물 속에 잠긴 다리 기둥처럼 정지된 물체 주위를 유체가 흐를 때, 물체는 유체로부터 힘을 받게 된다. 이 유체력 벡터를 성분으로 나누었을 때, 유체의 흐름 방향(물체가 이동하는 경우에는 물체에 대한 유체의 상대운동을 생각하면 된다)의 성분력을 항력이라 부르고 이에 수직인 방향의 성분을 양력이라 부른다.
받음각(angle of attack)을 정의하기 위해서는 물체의 기준선 또는 기준면을 먼저 정의할 필요가 있다.
나. 압력과 전단응력으로부터의 항력과 양력의 계산
물체가 유체로부터 받는 힘에는 두 가지 형태가 있다. 하나는 유체의 점성효과에 의한 점성력이고 다른 하나는 압력에 의한 힘이다. 일반적으로, 물체는 이 두 가지 힘을 다 받는다. 점성력은 물체의 표면에 가해지는 유체의 전단응력
에다 물체 표면의 면적을 곱한 것으로서 그 방향은 물체 표면에 접하면서 유체가 흐르는 방향이다. 한편 압력에 의한 힘은 물체 표면에 가해지는 유체의 압력에 물체 표면의 면적을 곱한 것으로서 표면에 수직 방향이다. (다음 그림 참조.) 물체 표면의 미소 면적을 라 하고, 표면에 접하는 방향의 단위 벡터를 , 표면에 수직인 방향의 단위 벡터를 이라
Fig. 1 물체에 작용하는 두 가지 형태의 힘
하면, 이 미소 면적에

참고 자료

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Introduction to Fluid Mechanics 5th ed. SciTech Media. p522~556
2. Kim young-hyo, Park sung-hwan, Park jong-il, Song moon-suk. 2003.
Hydrodynamics. Gungiwon. p312~316
3. Cho-woon, Kwon yang-goo. 2002. Fluid Mechanics. Myung-won p206~214