1. 실험 목적
- 에어터널 안을 흐르는 풍동을 이용, 차량모델의 외부유동을 만들고 이를 통하여 각 지점과 각도에 따른 압력과 속도를 측정한다. 이를 통해 형상에 따른 항력과 난류에 대한 이해를 돕는다.
2. 관련이론
1) Reynolds 수
- 유체의 유동이 층류인지 난류인지를 결정하는 무차원 변수이다.
:
여기서, 특성길이인데
원형실린더는 직경()를 쓰고
평판은 길이()을 쓴다.
- 원형파이프 내부유동일 경우 :
- 평판을 지나는 외부 유동일 경우 :
- 원형실린더 직교류 외부유동일 경우 :
2) 정상, 점성유동의 특성
- Reynolds 수가 작으면() 점성력이 커지고 Reynolds 수가 커지면 점성력이 작아지고 관성력이 커진다.
(a) 일때 유체는 물체의 표면을 따라 정상유동한다.
[그림 ] Re=0.1일때 유동
(b) 일때 유체의 관성이 점점 커지면서 유체의 관성이 물체의 표면을 따라가지 못하게 되고, 물체 뒤쪽에서 유체의 일부가 상류 유동방향과 반대로 흐르는 박리거품이 발생하게 된다.
[그림 ] Re=50일때 유동
(c) 일때 점성의 영향을 받는 면적이 하류로 더 밀려가게 되고, 실린더의 앞부분에는 얇은 경계층이 형성된다.
[그림 ] 일때 유동
3) 비점성 유동과 점성유동의 차이
(a) 비점성 유동
- 유체가 완전히 비점성()이면
Reynolds 수가 무한대가 되고
마찰에 의한 에너지 손실이 없으므로
유체입자는 F점에서도 정체점을 형성한다.
[그림 ] 실린더 주위의 유동
경계층 가장자리의 유체속도인 자유유동속도 는
A점, F점에서는
C점에서는
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2013.12.26
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