[기계항공공학실험] 속도 실험 결과 리포트

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소개글
[기계항공공학실험] 속도 실험 결과 리포트에 대한 자료입니다.
목차
1. 300개의 velocity field 데이터를 Time-averaging하여 이를 vector표시로 plot하라.

2. 1번에서 구한 속도장으로 Mean recirculation region(Wake bubble)의 길이를 구하라.(Grid보다 작은 값은 Interpolation을 해야 함.) 그리고 이 값의 의미를 설명하라.

3. Re를 계산하라.(D=5mm, T=293K)

4. Time-averaging된 velocity field의 데이터를 이용해 vorticity field를 구하여 contour 형식으로 plot하고, 이 결과를 순간 속도장의 vorticity field와 비교 토의하라.

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, 4번,5번에서 구한 데이터와 다른 논문에서 제시하는 데이터를 비교 토의하라.


본문내용
1. 300개의 velocity field 데이터를 Time-averaging하여 이를 vector표시로 plot하라.


다음은 300개의 데이터를 모두 평균하여 velocity field를 그려본 결과이다.


위 그림을 살펴보면 거의 모든 점에서 x축 방향의 속도가 양의 값을 가지는 것을 볼 수 있는데 이는 유체가 x축의 양의 방향으로 흐르기 때문이다. 그러나 실린더 뒤쪽은 속도가 감소하고, 거의 0에 가까워지는 것을 볼 수 있는데 이것은 실린더 뒤쪽에 생기는 Karman vortex의 영향이라고 할 수 있다.
또한 전반적으로 y=0을 기준으로 vector field가 대칭됨을 알 수 있다. 이것은 기하학적 형상이 y=0을 기준으로 symmetric 하기 때문이다. 그러나 원래는 vortex는 상하대칭이 아니라 한쪽방향으로 회전하며 치우쳐져 있는데, 위의 그림은 여러 시간에 걸쳐 평균 낸 값이므로 대칭성을 띄게 된다.
위에서 언급한 vortex의 위치가 y=0보다 약간 위쪽에서 관찰되는데 이것은 카메라 앵글 방향에 의한 실험 오차라 생각된다. 계산 과정의 용이성을 위하여 가능하면 대칭축이 y=0이 되도록 조정과정을 거치는 것이 바람직하다고 생각된다.
원점에서 멀어질수록 vector들이 서로 비슷한 크기와 방향을 가지고 있음을 확인할 수 있다. 이것은 실제로 그 위치에 유속의 흐름을 방해하는 cylinder가 있음을 생각해 보면 잘 맞는 결과라고 볼 수 있다.
하지만 평균적인 velocity vector field만 가지고서는 유체의 실시간적인 유동에 대해서는 해석할 수 없다. 이 문제에 대해선 4번에서 자세히 다루도록 하겠다.
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