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fileicon[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.<Time-averaging이라 함은 16.7ms 간격으로 시간 순서대로 받은 데이터를 동일한 point에 대해서 averaging하는 것을 의미한다.>
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) <속도는 Time-averaging된 velocity field에서 Free stream velocity에 가장 가까운 값을 선택한다. 이 값을 선택한 이유를 간략히 설명한다.>
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.<Time-averaging이라 함은 16.7ms 간격으로 시간 순서대로 받은 데이터를 동일한 point에 대해서 averaging하는 것을 의미한다.>


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.
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. Mean recirculation region(Wake bubble)의 길이 구하기

다음은 실린더 근처의 유동을 개략적으로 나타낸 그림이다.

<Figure 2.1. 실린더와 Mean Recirculation Region>


Mean Recirculation Region은 Seperation이 일어나는 지역으로 위의 그림에서 살펴보면 실린더의 S지점부터 Seperation이 시작 되어서 R지점까지 일어난다.
실제 Mean Recirculation Region의 길이는 S지점부터 R지점까지의 길이인 L이 되겠지만, 이번 실험에서는 S지점을 정확하게 파악 할 수 없기 때문에 B지점(x,y의 좌표가 원점인 지점)에서 R지점까지의 거리를 구하였다.

태그 Re 실린더, velocity 데이터, field =, 구한 the, 실험 flow

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