분야
hwp2. 1번에서 구한 속도장으로 Mean recirculation region(Wake bubble)의
길이를 구하라.(Grid보다 작은 값은 Interpolation을 해야 함.) 그리고 이 값
의 의미를 설명하라.
3. Re를 계산하라.(D=5mm, T=293K)
4.Time-averaging된 velocity field의 데이터를 이용해 vorticity field를 구하여 contour 형식으로 plot 하고, 이 결과를 순간 속도장의 vorticity field와 비교 토의하라.
1) Time-averaging된 속도장의 vorticity field
2) 순간 속도장의 vorticity field
3) 비교 및 토의
5. Time-averaging된 velocity field의 데이터를 이용해 streamline을 구하여 plot하고, 이 결과를 순간 속도장의 streamline과 비교 토의하라.
6. 3번에서 구한 Re의 값으로 이 유동이 Laminar인지, Turbulent인지 판별하고, 4,5번에서 구한 데이터와 다른 논문에서 제시한 데이터를 비교 토의하라.
우리가 얻은 데이터화일 (60***.vec)의 경우 1초에 60장씩 찍는 카메라를 통해 얻은 것으로 사진 앞장과 뒷장을 비교하여 하나의 데이터를 얻게되므로 총 301장의 사진을 찍은 것이다
우선 평균 속도장을 구하기 위해 60001.vec부터 60300.vec 까지의 x,y,u,v의 값을 다 더하여 평균을 내어주면 matlab의 quiver 명령을 통하여 간단히 도시 할 수 있다
데이터를 살펴보면
x의 경우 -0.004966, 1.5394, 3.1285, 4.7175, 6.3066, 7.8956, 9.4847, 11.074, 12.663, 14.252, 15.841, 17,43, 19.019, 20.608 이고,
y의 경우 -11.951, -10.351, -8.751, -7.1508, -5.5506, -3.9504, -2.3503, -0.75008, 0.8501, 2.4503, 4.0505, 5.6506, 7.2508, 8.851 으로
14x14 의 grid를 갖는 것을 알 수 있다
- Average velociy vector field -
위의 사진을 보면 유동이 평균값인데도 불구하고 위쪽 vortex가 두드러지게 보이는 것을 알 수 있는데 이는 우리가 얻은 데이터가 마침 위쪽 vortex가 활성화 되어 있는 시점에서의 데이터라고 여겨지는데 이는 아래에서 보듯 50번째,100번째,150번째,200번째,250번째,300번째 데이터의 사진을 연속해서 보면 알 수 있다
위의 50,100,150,200,250,300번째 데이터의 field를 보면 모두 유동이 위로 올라가다가 내려오기 시작하는 것을 알 수 있는데 좀더 좋은 타이밍이 측정을 시작했다면 평균 속도 벡터장이 상하 대칭적은 유동을 보였을 것이다 하지만 이로도 충분히 기본적인 설명이 가능한데, 실린더와 유체의 점성에 의한 drag로 shear force가 발생함으로 상하 vortex가 생성되며 실린더에서 멀어질수록 계속에서 흐르는 free stream의 영향으로 다시 속도가 일정한 값을(free stream velocity) 가지게 되려하는 것을 알 수 있다 이는 free stream의 운동에너지에 영향을 받게 되므로 자명한 일이다
