[기계항공공학실험] 압력 측정 실험
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- 목차
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목 차
1. 팀보고서 1에서 구한 레이놀즈수를 구하는 이유와 실험 조건에서 구한 레이놀즈수 영역의 특성에 대해 조사하시오.
1.1. 레이놀즈수란?
1.2. 레이놀즈수의 수학적 정의
1.3. 레이놀즈수의 물리적인 의미
1.3.1. 유동의 상사성
1.3.2. 난류천이의 지표
1.4. 레이놀즈수를 계산하는 이유
1.5 실험조건에서 구한 레이놀즈수와 그 영역의 특성
1.5.1. 실험조건으로부터의 레이놀즈수
1.5.2. 영역의 특성
2. 압력으로 구한 항력, 후류속도로 구한 항력을 비교하고 토의하시오.
2.1. 압력으로 구한 항력
2.1.1. 압력을 통해 항력을 구하는 방법
2.1.2. 압력을 통한 항력계산 결과
2.2. 후류속도로 구한 항력
2.2.1. 후류속도를 통해 항력을 구하는 방법
2.2.2. 후류속도를 통한 항력계산 결과
2.3. 위 두 방법을 통해 구한 항력의 비교 및 토의
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.
6.1. 마노미터 측정 높이 보정
6.2. 후류속도 보정
6.3. 그 외의 데이터 보정방법
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.
8.1. NACA 시리즈 에어포일
8.1.1. 에어포일에 사용되는 용어 및 의미
8.1.2. NACA 에어포일이란?
8.1.3. NACA 시리즈 에어포일의 종류 및 특징
8.1.2.1. NACA 4-digit series
8.1.2.2. NACA 5-digit series
8.1.2.3. NACA 6-digit series
8.2. NACA0012
8.2.1. NACA0012의 형상
8.3. NACA2212
8.3.1. NACA2212의 형상
8.4. 차이가 나는 변수에 대한 공기역학적 특성 비교
9. 에어포일을 명명하는 여러 가지 방법에 대해 조사하시오.
9.1. 에어포일의 모양에 의한 명명
9.1.1. 에어포일의 단순 모양에 의한 명명
9.2. 에어포일 주변의 공기역학적 성질에 따른 명명
9.2.1. 에어포일 주변의 압력분포곡선의 모양에 따른 명명
9.3. 에어포일의 목적에 따른 명명
10. 운동량정리를 이용하여 양력을 구하는 식을 유도하시오.
11. 참고문헌 및 자료
- 본문내용
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1. 팀보고서 1에서 구한 레이놀즈수를 구하는 이유와 실험 조건에서 구한 레이놀즈수 영역의 특성에 대해 조사하시오.
1.1. 레이놀즈수란?
레이놀즈수(Reynolds number)는 영국의 물리학자이자 기술자인 Osborne Reynolds가 정의한 수로, 이는 관성력과 점성력의 비로 정의되는 무차원수이다. 유체역학에 있어서, 유동의 관성을 조사하기 위해서 이용되는 중요한 값을 나타낸다. 레이놀즈수는 이런 점성력에 대한 관성력의 상대적인 힘, 즉 관성력을 점성력으로 나눈 값이므로 점성력이 클수록 레이놀즈수가 작게 나온다.
1.2. 레이놀즈수의 수학적 정의
보통 Re로 쓰며, 다음과 같은 식으로 나타내어 진다.
..............................(1.1)
여기서, 각각의 기호는 다음을 나타낸다.
* U : 특성속도(m/s)
* L : 특성길이 (m)
* ν : 동점성계수 (m2/s)
* μ : 점성계수 (Pa·s)
* ρ : 밀도 (kg/m3)
이 레이놀즈수는 버킹엄 Π정리를 바탕으로한 차원분석으로부터 유도된 것으로, 비슷한 것으로는 마하수가 있다.
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.
- 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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