해피레포트 - 기계공학실험 경계층측정 실험레포트

카테고리 : 레포트 > 공학,기술계열 파일이름 :03경계층측정실험.hwp 문서분량 : 20 page 등록인 : keiosh 문서뷰어 : 한글뷰어프로그램 등록/수정일 : 13.07.01 / 14.04.08 구매평가 : 다운로드수 : 3 판매가격 : 600 원

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보고서설명
1. 실험목적 : 고체 면에서 속도를 측정하여 고체면 마찰(Solid Surface Friction)이 유동 흐름에 미치는 영향을 알아본다. Air Bench와 피토관을 이용하여 경계층 속도 Profile을 얻고, 경계층에 대한 이론을 실험을 통해 고찰해 본다. 2. 실험이론 (1) Boundary Layer 모든 유체는 점성을 가지고 있다. 점성을 가진 유체가 고체 표면을 흘러가면 유체 유동은 점착 조건(No Slip Condition)으로 인하여 고체 표면에서는 0의 속도를 갖고, 고체 표면에서 멀어질수록 유입속도 를 회복하는 속도 구배를 갖게 된다. 이는 유체가 가진 점성에 의한 것이며, 이 영역을 벗어나면 점성의 영향은 무시될 수 있다. 이러한 유체 점성으로 인해, 고체 표면의 영향을 받아 속도가 변하는 얇은 층을 경계층이라 한다. 경계층 밖에서는 점성의 영향을 받지 않는 구간으로 유입속도 를 갖게 된다. (2) 배제 두께, 운동량 두께 경계층 두께(Boundary Layer Thickness)는 표면에서부터 속도가 자유흐름속도의 99%에 해당되는 위치까지 거리로 정의되나, 속도분포가 완만하면서 점근적으로 자유흐름속도에 도달되기 때문에 경계층두께를 측정하는 것은 어려운 일이다. 그림 고체표면에 인접한 영역의 질량유량은 경계층이 없을 경우에 동일한 영역을 통과할 수 있는 질량유량보다 적다. 점성력에 의한 질량유량의 감소는 이다. 이때 는 유동에 수직한 방향으로의 표면의 폭이다. 점성력이 없으면, 단면에서의 속도는 일 것이다. 배제 두께(Displacement Thickness) 는 경계층 내에 있는 질량유량결핍과 같은 양을 주도록 마찰이 없는 유동에서 고체표면이 배제되어야 하는 거리이다. 경계면을 만큼 배제하면 의 질량유량결핍을 초래한다. 따라서 그림 1에 나타난 것과 같이 (1) 비압축성 유동이면 = 일정하고, y = 에서 u는 거의 U이다. (2) 또한, 점성에 의한 전단응력의 작용으로 운동량 손실을 가져오게 되는데, 운동량손실 양만큼의 거리를 로 나타내며 속도 인 운동량 유량이 경계층을 통한 운동량 결핍과 같이 되는 유체 층의 두께를 운동량 두께(Momentum Thickness)라 한다. 그림1에서와 같이 경계층을 통과하는 실제 질량 유량 의 운동량결핍은 이므로 다음과 같이 된다. (3) 가 일정할 때 운동량두께 는 경계층을 통한 적분의 항이다. (4) (3) Reynolds No. 물체를 지나는 유체의 흐름 또는 유로(流路) 속에서의 유체흐름의 관성력(관성저항)과 점성력의 크기의 비를 알아보는 데 있어서 지표가 되는 무차원수.

본문일부/목차
1. 실험목적 : 2. 실험이론 (1) Boundary Layer (2) 배제 두께, 운동량 두께 (3) Reynolds No. (4) pitot tube 3. 실험방법 3-1. 실험 시 주의사항 4-1. Data 처리 4-2. Data Sheet 5. 실험 결과 및 고찰 1) 속도비 그래프 2) 배제 두께 3) 운동량 두께 4) 레이놀즈수 5) 고찰 6. References 1) Introduction to fluid mechanics, Shaughnessy 외 2명, Oxford, 2005 2) 유체역학, Wiley Roberson 공저, 허남건 공역, 시그마프레스 3) 네이버 백과 사전

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