[공기역학] 원형실린더 주변 유동에서 발생하는 와류 흘림(vortex shedding) 주파수 측정
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- 목차
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1. Abstract (초록)
2. Introduction (서론)
3. Analysis (이론적 배경)
4. Experimental Program (실험방법)
5. Results (결과)
6. Conclusion (결론)
7. Reference (참고 문헌)
- 본문내용
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1. Abstract
이번 실험은 원형실린더에서의 변동압력의 측정이다. 원형 실린더에서의 유속에 따른 변동압력의 측정과 이의 주파수 분석을 통하여 Vortex Shedding 현상을 이해하는 실험으로 주기함수의 특성을 지니는 측정 신호에 대하여 FFT 기법을 이용한 주기 (주파수) 측정방법을 이해할 수 있었고, FFT를 이용한 Frequency와 실제로 구한 Frequency를 비교하고 Vortex shedding frequency에 대한 Strouhal number와 Reynolds number를 구할 수 있었다.
2. Introduction
원형 실린더에서의 유속에 따른 변동압력의 측정과 이의 주파수 분석을 통하여 Vortex Shedding 현상을 이해하고 주기함수의 특성을 지니는 측정 신호에 대하여 FFT 기법을 이용한 주기 (주파수) 측정방법을 이해해본다.
3. Analysis
3.1 Karman Vortex and Strauhal Number
유체가 원통형 물체의 주변을 흐를 때 예를 들면 물체의 뒷면에는 이미 규칙적인 흐름은 없어지고 특이한 와동(Vortex)이 발생합니다. 소용돌이는 반시계방향으로 엇갈려서 나타나고 원통으로부터 규칙적으로 배출되어 교번 횡적인 힘을 발생시킨다. 레이놀즈수(Reynolds number: 관성력을 점성력으로 나눈 무차원 수로서 값이 클수록 관성력이 커짐을 의미)Re가 < 45인 정상류의 경우 원통주변의 유선(stream line)들은 대칭적이고 항력만 존재한다. 그러나 Re가 증가하는 비대칭 유동에 대해서는 양력(Lift)과 회전력이 발생하게 된다. 이러한 현상은 유체가 원통표면에서 역압력구배를 만나 박리(떨어짐)되면서 주기적인 와동을 유기하여 발생하며 이러한 현상은 실험적으로 연구되었으며 과학자들은 St(Strouhal Number)라는 무차원를 만들게 되었다. St ×Re를 발렌시수(Valensu number)또는 진동레이놀즈수라고 하는데 Re > 400인 경우에 St는 대략 Re와 관계없이 0.22라는 일정한 값을 지니게됩니다.
- 참고문헌
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7. Reference
1) John D. Anderson, Jr., Fundamentals of Aerodynamics Fourth Edition, Mc Graw Hill, Page 26, 2007
2) yunus a. cengel john m. cimbala fluid Mechanics fundamentals and appolcations.
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