[기계항공공학실험] 온도실험

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목차: 1. 수치해석

1.1. 1차원 근사 해석

1.1.1. 근사 해석 기법 소개

1.1.2. 근사 해석 기법을 통한 본 실험 수치 해석

1.1.2.1. 실험 조건 및 결론

1.2. FDM을 이용한 2차원 수치해석

1.2.1. 근사 해석 기법 소개

1.1.2.1. FDM에서의 경계조건

1.2.2. FDM을 통한 본 실험 수치 해석

1.3. 1차원 근사 해석과 FDM을 이용한 2차원 수치해석의 비교와 결과 비교

2. 실험결과 및 토의

2.1. steady-state 상태가 되는 시간 설정의 타당성

2.2. Steady-state(75분)의 온도분포

2.2.1. 열전대로 측정한 핀의 높이에 따른 온도분포

2.2.2. Hue값을 통해 구한 75분의 온도분포

2.3. 보정된 데이터를 활용하여 얻은 HUE값에 대한 온도분포

2.4. TLC(HUE)를 이용한 높이에 따른 온도의 측정값

2.4.1. 1차원 핀의 높이에 따른 온도분포

2.4.2. 2차원 핀의 높이에 따른 온도분포

2.5. 해석해, Thermocouple, TLC에 의한 온도 분포 비교(1-D Fin)

2.5.1. Thermocouple 온도분포 오차 원인

2.5.1.1. 용접시 부주의에 의한 오차

2.5.1.2. 대류열전달 계수에 의한 오차

2.5.1.3. 접착제에 의한 오차

2.5.2. TLC 데이터 오차 원인

2.5.2.1. 광원에 의한 오차

2.5.2.2. 촬영에 의한 오차

2.5.2.3. Fin에서의 색상 불균일에 따른 오차

2.5.2.4. 접착제에 의한 오차

2.6. Fin Efficiency & Fin Effectiveness

2.6.1. Fin Efficiency & Fin Effectiveness 결과 정리

2.6.2. Fin Efficiency & Fin Effectiveness 결과 분석

<참고문헌>

<별첨#>

본문내용: 2.2. Steady-state(75분)의 온도분포
2.2.1. 열전대로 측정한 핀의 높이에 따른 온도분포
75분에서 측정된 16개의 열전대 중 5번과 7번 탭의 측정값이 비현실적으로 나타나 이에 해당하는 값을 해당 탭 전후의 측정값으로 선형보간하여 대체하고, 높이에 따른 Fin의 온도분포를 나타내면 다음과 같다.

[그래프 4] 높이에 따른 Fin의 온도분포(75분)

이를 2차 다항식으로 근사하면 [식 22]를 얻을 수 있다.

[식 22] 그래프 4에서 도출 할 수 있는 2차 함수

본 그래프의 작성시 사용된 Matlab code를 [표 8]에 첨부하겠다.

clear all
close all

T = [4.84E+01 4.76E+01 4.65E+01 4.45E+01 4.12E+01 3.79E+01 3.71E+01 3.63E+01 3.53E+01 3.44E+01 3.22E+01 3.14E+01 3.04E+01 3.03E+01 2.93E+01 3.06E+01];
% 75분을 정상상태라고 가정함

x = [0:0.02:0.3];

figure;
plot(x, T); % 높이에 따른 온도

title('높이에 따른 Fin의 온도 분포(75분)');
xlabel('Height(m)'); ylabel('Temperature(℃)');

grid on;

[표 8] Matlab Code

2.2.2. Hue값을 통해 구한 75분의 온도분포
75분에서의 HUE값을 바탕으로 HUE값에 따른 온도분포를 나타내면 아래와 같다.

참고문헌: 1. Frank P. Incropera, and David P. DeWitt. Fundamentals of Heat and Mass Transfer(5th Ed.). John Wiley & Sons

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