[기계항공공학실험] 압력 측정 실험

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레포트 > 공학계열
2010.06.29
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[기계항공공학실험] 압력실험

[기계항공공학실험] 압력측정실험 실험 보고서

[기계항공공학실험] 2차원 익형(airfoil) 주위의 아음속 유동

[기계항공공학실험] 압력실험

[기계항공공학실험] 2차원 익형(airfoil) 주위의 아음속 유동

소개글

[기계항공공학실험] 압력 측정 실험에 대한 자료입니다.

1. 팀보고서 1에서 구한 레이놀즈수를 구하는 이유와 실험 조건에서 구한 레이놀즈수 영역의 특성에 대해 조사하시오.

2. 압력으로 구한 항력, 후류속도로 구한 항력을 비교하고 토의하시오.

3. 본 실험에서 수행한 받음각에 따른 데이터를 참고문헌(다른 실험결과)을 찾아 데이터를 비교하고 실험의 타당성을 검증하시오.

4. 팀보고서4에서 구한 압력계수를 통해 우리가 알 수 있는 것은 무엇이며, 본 실험에서의 데이터를 분석하시오.

5. 전체적인 실험 및 결과에 대해 토의하시오.

6. 본 실험에서 수행한 데이터 보정방법에 대해 설명하고, 그 이외의 데이터 보정방법에 대해 예를 들어 설명하시오.

7. 실험을 보다 정확하게 수행하기 위해 본 실험에서의 개선점을 제안하시오.

8. NACA 시리즈 에어포일에 대해 설명하고 이를 통해 NACA0012와 NACA2212 에어포일의 차이점은 무엇이며, 차이가 나는 변수에 대해 공기역학적 특성을 비교하여 서술하시오.

9. 에어포일을 명명하는 여러 가지 방법에 대해 조사하시오.

10. 운동량정리를 이용하여 양력을 구하는 식을 유도하시오.

11. 참고문헌 및 자료

본문내용

이번 실험에서는 ρ로 밀도보정식을 사용하여, 실험실의 공기밀도를 보정한 밀도를, L에 Airfoil의 chord length, U에 실험시 측정한 속도값, μ에 air의 viscosity(점성계수)를 대입한다.

1.3. 레이놀즈수의 물리적인 의미
1.3.1. 유동의 상사성
앞서 말한 버킹엄 Π정리에 의하면, 유동 속에 놓여진 물체에 작용하는 힘은 레이놀즈수와 마하수만의 함수이다. 즉, 레이놀즈수와 마하수가 같은 값을 가질 경우 유동장은 같은 거동을 한다. 이를 유동의 상사성이라고 한다. 이를 이용하면, 풍동실험에서 유동장을 재현할 때 레이놀즈수와 마하수를 변화시키는 것만으로도, 속도·밀도·점성계수·압력등과 같은 다수의 변수를 다룰 필요가 없어져 실험회수를 크게 줄일 수 있다. 또한, 비압축성 유동의 경우에는 레이놀즈수만으로 이러한 상사성이 성립하며, 이를 레이놀즈의 상사법칙이라고 한다.

1.3.2. 난류천이의 지표
정의를 보면 분모는 점성력, 분자는 관성력의 강도를 나타내고 있으며, 레이놀즈수는 점성력 주변의 유체요소와 함께 움직이려고 하는 힘
에 대한 관성력 주변과는 별도로 움직이려고하는 힘
의 그 정도를 나타내고 있다고 볼 수 있다. 그러므로, 레이놀즈수가 높다는 것은, 각 유체요소가 별개의 운동을하고, 유동장이 난류에 가깝다는 것을 의미한다. 이것 때문에, 난류와 층류를 구분하는 지표로서도 이용되며, 층류가 난류로 천이하는 경우의 레이놀즈수를 임계레이놀즈수 원형관 속의 유동에서는 2,000~4,000, uniform flow에서의 평판 표면에서는 500,000정도라는 것이 실험적으로 알려져 있다.
라고 한다.

1.4. 레이놀즈수를 계산하는 이유
지금까지 레이놀즈수에 대해 알아보았다. 여기서 특히, 1.3의 내용을 보면 왜 실험에서 레이놀즈수를 계산하는 지 쉽게 알 수 있다. 버킹엄Π정리 유동 속에 놓여진 물체에 작용하는 힘은 레이놀즈수와 마하수만의 함수이다.
를 통해, 레이놀즈수와 마하수가 같은 값을 가질 경우 유동장은 같은 거동을 한다는 유동의 상사성에 대해 알 수 있었다. 이를 이용하면, 실제 스케일보다 훨씬 작은 모형을 가지고 실시한 풍동실험 결과를 실제에 적용할 수 있다. 또한, 풍동실험에서 유동장을 재현할 때 레이놀즈수와 마하수를 변화시키는 것만으로도, 속도·밀도·점성계수·압력등과 같은 다수의 변수를 다룰 필요가 없어져 실험회수를 크게 줄일 수 있다. 또한 실험회수의 감소는 비용의 감소로 이어진다. 그리고, 실험의 유동이 층류인지 난류인지를 판단할 수 있다. 난류의 경우는 말그대로 유동이 불규칙하게 흐른다는 것을 의미하고, 이 경우 비행기는 Lift를 얻기가 힘들고 Drag가 커져버리게 되고, 비행기 익상의 기류가 표면에서 박리하여 안정적인 비행을 유지할 수 없게 된다. 바로 이러한 강력한 장점들 때문에, 레이놀즈수를 계산한다고 할 수 있다.

1.5 실험조건에서 구한 레이놀즈수와 그 영역의 특성
1.5.1. 실험조건으로부터의 레이놀즈수
실험조건으로부터 레이놀즈수를 구하기 위해 필요한 값들은 U, L, ν, μ, ρ과 같다. 먼저, ρair와 ρwater를 구하여 보자. 먼저 ρair는 다음의 밀도보정식으로부터 구해질 수 있다.

참고문헌

*URL_http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AC%E3%82%A4%E3%83%8E%E3%83%A
B%E3%82%BA%E6%95%B0
*URL_http://en.wikipedia.org/wiki/NACA_airfoil
*URL_http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%BF%BC%E5%9E%8B
*URL_http://en.wikipedia.org/wiki/Airfoil
*JAVAFOIL, URL_http://www.mh-aerotools.de/airfoils/javafoil.htm
*WINFOIL, URL_http://www.winfoil.com/
*URL_http://www.geocities.jp/leitz_house/benri/program/mitudo.htm
*URL_http://oea.larc.nasa.gov/PAIS/Concept2Reality/supercritical.html

*Aerodynamics for Engineer, John J. Bertil, Micheal L. Smith
*Fluid Mechanics, Frank M. White, 5th ed., McGraw Hill, 2003
*Fundamentals of Aerodynamics, John D. Anderson,Jr.,3rd ed., McGraw Hill, 2001
*Low-speed Wind Tunnel Testing, Jewel B. Barlow, William H. RAE, JR, Alan Popte, 3rd ed, Wiley, 1999

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