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소개글

[기계항공공학실험] 속도실험 결과 보고서에 대한 자료입니다.

목차

Table Of Contents

0. 실험 개요
0.1. 실험 요약 4
0.2. 실험 방법 4
0.3. 이론적 배경 4
1. 300개의 velocity field 데이터를 Time-averaging하여 이를 vector표시로 plot하라.
1.1. Time-Average Vector Field
1.1.1. Time-Average Vector Field Plot
1.1.2. Time-Average Vector Field 데이터 처리
1.1.3. MATLAB Source Code
1.2. 순간 속도장
1.2.1. 순간 속도장 Plot
1.2.2. 순간 속도장 데이터 처리
1.2.3. MATLAB Source Code
2. 1번에서 구한 속도장으로 Mean recirculation region(Wake bubble)의 길이를 구하라.(Grid보다 작은 값은 Interpolation을 해야 함.) 그리고 이 값의 의미를 설명하라.
2.1. The length of mean recirculation region (wake bubble)
2.2. Mean recirculation region의 의미
2.3. MATLAB Source Code
3. Re를 계산하라. (D=5mm, T=293K)
3.1. Reynolds Number 공식
3.2. Density & Viscosity
3.3. Velocity
3.4. Reynolds Number 계산
4. Time-Averaging된 velocity field의 데이터를 이용해 vorticity field를 구하여 contour 형식으로 plot하고, 이 결과를 순간 속도장의 vorticity field와 비교 토의하라.
4.1. Vorticity
4.2. Time-Averaged vorticity field
4.2.1. Time-Averaged vorticity field plot
4.2.2. Time-Averaged vorticity field 데이터 처리
4.2.3. MATLAB Source Code
4.3. Instant vorticity field
4.3.1. Instant vorticity field plot
4.3.2. Instant vorticity field 데이터 처리
4.3.3. MATLAB Source Code
5. Time-Averaging된 velocity field의 데이터를 이용해 stream line을 구하여 plot하고, 이 결과를 순간 속도장의 streamline과 비교 토의하라.
5.1.1. Time-Average Vector의 Streamline.
5.1.1.1. Time-Average Vector의 Streamline Plot
5.1.1.2. Time-Average Vector의 Streamline 데이터 처리
5.1.2. MATLAB Source Code
5.1.3. 순간 속도 Streamline
5.1.3.1. 순간 속도 Streamline Plot
5.1.3.2. 순간 속도 Streamline 데이터 처리
5.1.4. MATLAB Source Code
6. 3번에서 구한 Re의 값으로 이 유동이 Laminar인지 Turbulent인지 판별하고, 4번, 5번에서 구한 데이터와 다른 논문에서 제시하는 데이터를 비교 토의하라.
6.1. Re 값을 바탕으로 한 유동 특성 판별
6.2. 4, 5번에서 구한 데이터와 다른 논문에서 제시하는 데이터와의 비교
6.2.1. 4번에서 구한 vorticity field와 다른 논문에서 제시하는 vorticity field 비교
6.2.2. 5번에서 구한 streamline과 다른 논문에서 제시하는 streamline 비교
7. Reference

본문내용

0. 실험 개요

0.1. 실험 요약

유동 장에서 유동의 속도 분포를 정확하게 파악하는 것은 매우 중요한다. 비행기의 날개 주위에 생기는 유동, 잠수함 주위의 유동, 긴 송유관 내에서의 유동 등에서 속도 분포는 설계나 효율성 측면에 있어 매우 큰 영향을 미친다. 그러나 피토 튜브나 Hot-wire, LDV(Laser
Doppler Velocimetry) 등 기존의 속도 측정 방법은 유동을 방해하지 않으면서 빠른 시간 내에 순간 속도장을 측정하기에 어려움이 많았다. 현재 적용범위가 크게 확대되어가고 있는 유동장 측정 기법인 입자영상유속계(PIV)는 기존의 점 측정 방법이 아닌 면 혹은 공간 측정기법으로서 측정 시간이 짧고, 유동 자체에 아무런 영향을 미치지 않으면서 높은 해상도를 지닌 유동장 결과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 넓은 영역의 속도장을 동시에 측정할 수 있다는 장점으로 인해 빠르게 보급되고 있다.

이번 실험에서는 이러한 PIV를 이용하여 실린더 후류의 속도장을 측정하고 분석해 본다. 유체와 그 안의 물체 사이의 상대 운동은 우리의 일상에서 흔히 볼 수 있는 현상으로, 실제로는 물체의 기하학적 형상이 매우 복잡하기 때문에 그 운동 역시 매우 복잡한 양상을 보이게 된다. 이번 실험에서는 비교적 기하학적으로 단순한 실린더(원기둥)을 택하여 실린더 후류의 속도장을 측정하고 분석한다. 그 결과를 가지고 프로그램을 이용하여 속도 벡터나 와도(Vorticity)를 구해 봄으로써 데이터 응용력을 향상시키고 이해력을 높이는 데에 실험의 목적이 있다 할 수 있겠다.

참고문헌

[1] 김용수, MATLAB 입문과 활용, 2판, 2003, 높이깊이 출판사

[2] Frank M. White, Fluid mechanics, 5th ed., 2003, McGraw-Hill

[3] Frank P. Incropera, David P. DeWitt, Heat and Mass Transfer, 5th ed., 2002, J.Wiley

[4] John D. Anderson Jr., Fundamental of Aerodynamics 3th, 2001, McGrawHill.

[5] Humphreys, John S. 1960. On a circular cylinder in a steady wind at transition Reynolds Number, Journal of Fluid Mechanics. vol 42. pp 471-489

[6] 송윤섭, 최신 항공역학, 2000, 연경문화사

[7] 이봉준, 김학봉, 김문상 공저, 항공역학, 2002, 세화

[8] 권기영, 낮은 레이놀즈 수에서 원형 실린더 뒤에 발생하는 층류 보텍스 쉐딩의 능동 및 수동 제어, 1996. 서울대학교 대학원 p. 40

[9] 권기영, Active and passive controls of laminar vortex shedding behind a circular cylinder at low Reynolds numbers, 1996. 서울대학교 대학원 기계공학과 p. 21

[10] 김진성, Distributed Forcing of flow over a circular cylinder, 2005, 서울대학교 대학원 기계항공공학과. p. 11

[11] PIV(Particle Image Velocimetry)의 개요와 연구 현황, 김재민, 서울대학교 공과대학 기계항공공학부, 2003

[12] http://tee.kookmin.ac.kr

[13] http://mail.donga.ac.kr/~cfdlab/cyber/chapt

태그 속도 데이터, 실린더 Average, Fig 유동, 설정 방향, 입자 Vector

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