[풍동실험]Wind Tunnel(풍동) 내에서의 에어포일(airfoil)의 공기흐름 이해

본문내용

시킨다는 것이다.
- 아음속 폐쇄형 풍동[3]
이와 같이 닫힌 형태의 풍동은 압력손실을 줄이기 위해 설계되었으며 또한 측정하고자 하는 구간에서의 부드러운 유동을 보장한다. 압축성 유동의 경우, 등엔트로피성 유동에서의 연속법칙에 의해,
1차원 면적-속도 관계는 다음과 같다.
음속 협구(sonic throat)면적으로 알려진 M=1인 최소면적 A는 상태방정식에 의해 다음과 같이 정리된다.
- 양력계수(Lift coefficient), 항력계수(Drag coefficient)[4]
, , ()
- 실험방법
① 풍동에 모형을 원하는 받음각으로 장착한다.
② 실험할 특정 속도를 정한다.
③ 풍동을 가동시킨다.
④ 공기흐름 속도를 특정 속도까지 높여서 항력 및 양력을 관찰하여 기록한다.
⑤ 모형의 받음각을 0도에서 24도 정도까지 일정 받음각(3도 정도)씩 높여 가면서 ③항을 반복한다.
⑥ 관찰한 데이터를 정리한다.
5. 실험결과
deg
velocity
㎧
lift g
drag g
lift N
drag N
S ㎡
0
14.4
5.6
8.5
0.054936
0.083385
10.56
0.050693313
0.076945208
3
14.7
16.0
8.5
0.15696
0.083385
X
0.138986606
0.073836634
6
15.3
23.0
6.0
0.22563
0.05886
8.08
0.184430443
0.04811229
9
15.0
46.5
15.0
0.456165
0.14715
0.00853248
0.387934202
0.125140065
12
15.1
55.5
13.0
0.544455
0.12753
0.456905856
0.107022993
15
14.5
64.0
14.0
0.62784
0.13734
density kg/m^3
0.571388644
0.124991266
18
14.7
73.5
18.0
0.721035
0.17658
1.225
0.63846972
0.156359931
21
14.8
74.5
19.5
0.730845
0.191295
0.638440571
0.167108606
24
15.5
74.0
35.0
0.72594
0.34335
0.57817054
0.273459039
6. 오차분석
- 레이놀즈 수에 따라 달라지긴 하지만 NACA 0006의 경우 0 deg에서 0의 양력계수를 보임을 알 수 있다. 그리고 받음각이 증가함에 따라 양력계수도 선형적으로 증가하다가 9-10 deg 사이에서 최대 양력(즉, 실속점)을 보이다 받음각이 더 증가하면 점점 줄어드는걸 볼 수 있다.
- 항력계수는 받음각이 증가함에 따라 2차 포물선 형식으로 점점 증가함을 알 수 있다.
- NACA 2412의 경우도 크게 다르지 않다. 비록 0 deg에서 0보다 높은 양력계수가 나타나지만 대체적인 곡선의 모양은 NACA 0006과 유사함을 알 수 있다. 이 경우, 최대 양력(실속점)은 15-16 deg 사이에서 나타남을 알 수 있다.
- 항력계수-받음각 곡선 역시 포물선 형상을 하고 있음을 알 수 있다.
- 실험 모형과 가장 유사한 형태인 NACA 4415의 경우 NACA 0006이나 NACA 2412와 그래프 형태는 유사하지만 받음각이 작을 때 위의 경우보다 더 큰 양력 계수를 가짐을 알 수 있다.
- NACA 4415의 Drag Coefficient vs Angle of Attack 관계 그래프는 구하지 못하였다.
- 오차원인
7. 고찰
References
[1] Robert L. Street, Gary Z. Watters, John K. Vennard, Elementary Fluid Mechanics, Maxwell Macmillian, p.466-468, ISBN 89-7129-095-1, 2004
[2] Arnold M. Kuethe, Chuen-Yen Chow, Foundations of Aerodynamics(Bases of Aerodynamic Design), p.104-107, ISBN 0-471-12919-4
[3] http://www.wikipedia.org, Subsonic and transonic wind tunnel, 13 Feb 2007
[4] Robert L. Street, Gary Z. Watters, John K. Vennard, Elementary Fluid Mechanics, Maxwell Macmillian, p.457, ISBN 89-7129-095-1, 2004

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풍동실험,   AIRFOIL,   wind tunnel,   에어포일,   공기역학,   점성계수,   받음각,   유선