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기계공학 실험 - 풍동(두개의 펜을 이용)실험
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1. 목적
풍동 실험을 통해 airfoil 안에서 위치에 따른 속도의 변화를 알고 각도의 변화에 따른 정압을 알아본다.
2. 기초이론 (※이하에서는 p(로)와 u(뮤) 기호로만 표시하겠음)
★ 압력계수
Cp=△p/0.5*p*V^2
압력계수는 모형실험 결과의 분석에 사용되는 다른 기본 매개변수처럼 사용될 수 있다. 압
력계수는 원형과 모형에서의 압력차의 관계뿐만 아니라 힘의 관계를 분석하는 데도 유용하
게 사용된다. 힘의 관계를 분석할 경우에는 압력비에 면적비를 곱하면 된다.
★ 양력계수
양력은 유체 운동방향에 수직한 공기역학적인 힘의 성분이다. 양력계수 CL은 다음과 같이
정의된다. CL=FL/0.5pV^2Ap
양력계수에 가장 영향을 주는 변수는 물체의 형상이다. 전형적인 양력 발생 방법은 위와 아
래의 표면에 압력 분포가 다르게 발생하도록 하는 것이다. Reynolds 수가 크면, 이러한 압력 분포는 동압 pV^2/2에 직접 비례하고 점성의 영향은 이차적이 된다. 대칭형 날개에서는 영각 a이 0이 아닌 경우에만 양력이 발생된다. 날개각 비대칭인 경우에는 윗면과 아래면의 압력분포가 다르기 때문에 a=0에서도 양력이 발생된다.
★ 항력계수
항력은 상대적인 운동방향에 평행하게 물체에 작용하는 힘의 성분이다. 점성, 비압축성 유
체 속을 속도 V로 움직이는 직경d인 매끄러운 구에 대한 항력 Fd를 구하는 문제를 생각해
본다. 유체 밀도와 점성은 각각 p와 u이다. 항력 Fd는 다음과 같은 함수 형태로 나타낼 수
있다.
Fd=f1(d, V, u, p)
buckingham의 파이 정리를 적용하면 2개의 무차원 파이 매개변수를 다음과 같은 함수의
형태로 나타낼 수 있다.
Fd/p*V^2*d^2=f2(pVd/u)
d^2은 단면적(A=파이*d^2/4)에 비례하므로 다음과 같이 쓸 수 있다.
Fd/p*V^2*A=f3(pVd/u)=f3(Re)
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2014.01.20
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