[유체역학 실험] 유동 가시화 실험

소개글

유체역학실험 과목에서 유체의 유동을 가시화 하는 실험 입니다. 눈으로 유체의 흐름을 확인하는 실험입니다.

목차

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

본문내용

-제목 : 유동가시화실험
1.실험 이론
유동의 가시화를 위해서는 wall tracing방법, tuft방법, tracer방법등이 사용된다. 우리는 그중 tracer방법인 수소기포 가시화 장치를 사용하여 platinum와이어에 의해 생성된 작은 수소 기포를 통해 여러 형상을 통과하는 유동의 모습을 관찰하자.
2.실험 관련 이론
내부유동 - 유동중의 에너지 변화
외부유동 - 물체와 주위 유체사이의 유동
정상유동 (steady flow) : 유체의 특성이 시간에 따라 변하지 않는 유동
비정상유동 (unsteady flow) : 유체의 특성이 시간에 따라 변하는 유동
등속도유동(uniform flow) :임의의 순간에 모든 점에서 속도벡터가 동일한 유동
비등속도유동(nonuniform flow) :임의의 순간에 속도벡터가 위치에 따라 변하는 유동
흐름가시화 (flow visualization)
볼래 목시 할수 없는 유체의 흐름을 여러 가지로 고안하여 목시할 수 있게 하는 것을 흐름의 가시화라고 한다.
fig.1.시간선, 유적선, 유선, 유맥선
시간선
유동장내의 유체입자들이 어느 순간에 형성하는 선
유선
유체의 유동특성을 해석하는 데 다음과 같은 유선, 유적선, 유맥선의 개념을 명확하게 이해하는 것은 제 현상을 규명하는 데 중요하다. 운동하고 있는 유체에서 어느 순간에 각점에 있어서의 속도벡터를 그릴 때 이에 접하는 곡선을 그을 수 있는 데 이 곡선을 연속적으로 연결하는 선을 유선(streamline)이라 한다. 따라서 유선은 수직방향으로의 속도 성분은 항상 영이되며 유선을 가로지르는 흐름은 존재하지 않는다. 이러한 유선은 흐름의 역학적 문제를 정성적 또는 정량적으로 해석하는 데 대단히 편리한 도구이다. 인접한 여러 유선을 관찰하여 유속이 빠르고 느린 부분, 또는 압력이 높고 낮은 부분 등을 판별할 수 있다.
유맥선
연통에서 분출되는 연기나 흐르는 유체에서 물감을 흘렸을 때 물감이 그리는 궤적을 유맥선(streakline)이라고 칭한다.
유적선
운동하고 있는 유체 중에서 개개 입자가 흐르는 경로를 유적선(pathline)이라 한다.
fig.2.유선, 유적선, 유맥선
정상류(steady flow)인 경우 유선, 유적선, 유맥선은 모두 일치할 수 있으나 그림 14.1과 같이 각 시간별로 유선이 변하는 부정류(unsteady flow)의 경우 유적선과 유맥선들이 서로 다르게 도시된다.
경계층(boundary layer)
실제의 흐름은 일반적으로 고체의 벽면을 따라서 흐르고 있으며,
벽면에 닿은 유체의 작은 입자는 벽면에 부착되어 전혀 흐르지 않는 것으로 생각할 수 있다. 다시 말하면, 벽면에 따르는 유체의 속도는 0이다. 그러나 벽면으로부터 조금 떨어진 점에서는 유체입자는 어떤 속도를 가지고 흐르고 있지 않으면 안되므로 벽면에 부착한 유체입자와 조금떨어진 흐름속에 있는 입자와의 사이에 속도의 차가 생긴다. 이 사실은 벽에 따라 흐르는 유체의 층과 층 사이에 미끄럼(slip)이 일어나고

참고 자료

http://contents.edu-i.org/gongmo/2001/sunnyson/images/water.htm
유체역학 대광서림 윤준규 “7. 물체에 미치는 유체의 힘”