KICT(한국 건설기술 연구원)

목차

1. 서론
-목적, 경위
-역사적 배경

2. 본론
-KICT의 실험 과정, 목적, 방법, 준비물 등
-분석 및 고찰

3. 결론
- 공식, 기호의 정리 및 설명

4. 에피소드(기행문 형식)


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본문내용

턴의 운동 제2법칙, 즉 를 만족해야 한다.
또한 역학적 상사가 성립하면 모형과 실물사이에 대응하는 힘의 비가 동일하므로
이를 관성력에 대한 비로 나타내면 다음과 같다.
, ,
이상유체 또는 비점성유체는 점성과 중력에 무관하며, 경계층과 포텐셜 유동은 중력과 무관하며, 경계층은 레이놀즈 수의 영향을 받지만 포텐셜 유동은 무관하다. 유체가 자유표면을 가지면 표면장력이 생기며 유체 압축성이 중요하다면 탄성력이 중요하게 된다. 그러므로 유체유동에 영향을 미치는 힘들을 면밀하게 살펴 고려하여야 한다. 일반적인 유동에서는 중력과 점성력이 중요하게 될 것이다.
점성력이 유동을 지배할 때 역학적 상사가 되기 위해서는 각 유동의 레이놀즈 수가 같아야 한다. 레이놀즈 수가 크다는 것은 점성력에 비하여 관성력이 크다는 것이며 일반적으로 난류를 나타낸다. 작은 레이놀즈 수는 점성력에 비해 관성력이 작은 경우이며 층류와 관계가 있다.
중력이 지배하는 유동에서는 프루드 수가 같아야만 역학적 상사가 이루어진다. 이 경우는 자유표면이 존재하는 액체유동과 관련된 것이다.
표면장력이 중요한 유동에서는 웨버 수가 같아야 역학적 상사가 이루어진다. 공기 또는 기체방울이 액체를 통하여 움직일 때 표면장력의 영향이 중요하게 된다. 또한 공동현상은 표면장력의 영향을 받는다.
압축성 기체유동에서는 마하 수가 같아야만 역학적 상사가 이루어진다. 두 유동계에서 무차원 수들이 같으면 압력계수는 자동적으로 같아질 것이다.
비행기, 미사일, 강물, 항만, 방파제, 펌프, 터빈 등의 모든 모형실험은 역학적 상사에 바탕을 두고 있다. 그러나 유체유동의 모형실험을 하는데 항상 완전한 역학적 상사를 성립시키지는 못한다. 여러 무차원 변수들은 각각 상이한 속도와 길이의 조합으로 이루어져 있기 때문에 완전한 역학적 상사를 유지하는데 실제적인 한계가 있다.
유동장에 가장 중요한 영향을 주는 힘을 파악하기 위하여 유동장에 미치는 적절한 물리적 과정의 기본개념이 요구된다. 올바른 상사에 접근할 수 있도록 실용적인 방법이 사용된다. 즉,
① 유동장에서 자유표면의 곡률 반경이 작지 않다면 표면장력의 영향은 별 로 중요하지 않으며 웨버 수가 같아야 한다는 조건이 필요하지 않다.
② 모든 액체와 아음속 기체유동은 압축성이 무시될 수 있고 마하 수가 같 아야 한다는 조건이 필요하지 않다.
③ 유동이 완전히 밀폐 관로나 용기 속에서 이루어지면 중력은 중요하지 않 으므로 곧바로 레이놀즈 수에 의해 점성영향을 고려할 수 있다. 높은 레이 놀즈 수의 유동은 점성의 영향이 무시되고 레이놀즈 수가 정확히 같지 않아 도 역학적 상사가 유지된다.
④ 자유표면을 갖는 유동장은 일반적으로 중력은 항상 중요하고 프루드 수 가 같아야 한다. 그러나 점성과 표면장력의 지나친 영향을 피하기 위하여 모형은 가능한 크게 만들어야 한다.
⑤ 레이놀즈 수를 이용한 모형은 관 유동, 익형의 양력과 항력, 비압축성 유 동내의 임의 형상에 작용하는 항력, 압축성 및 비압축성 유동내의 경계층 연구에 응용되고 있다. 기체유동에서 마하 수가 약 0.3이하에서 압축성 간섭 이 없이 점성영향만 고려한 모형화가 가능하다. 모형과 실물의 경계층에서 난류가 생기는 시점이 비슷하도록 표면조도를 같게 만들어야 한다.
⑥ 프루드 수를 이용한 모형은 선체의 파도저항 측정, 항만의 조류, 해변과 방파제의 파도에 의한 침식현상, 수로현상 등의 연구에 응용되고 있다.
⑦ 마하 수를 이용한 모형은 마하 수가 약 0.3이상의 기체유동에 대하여 응 용된다. 초음속 유동의 경계층에 충격작용이 일어나고 충격파의 두께는 레 이놀즈 수의 영향을 받으므로 초음속 유동에서도 점성효과가 전혀 없는 것 은 아니다.

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KICT,   한국 건설기술 연구원,   복단면 만곡수로,   상수,   소양강댐,   방파제