목차
1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 방법
4. 실험 결과 및 계산
5. 비고 및 고찰
2. 실험 원리
3. 실험 방법
4. 실험 결과 및 계산
5. 비고 및 고찰
본문내용
에 따른 자표 조사입니다.
① 피토-스태틱 튜브(pitot-static tube)
위의 그림은 풍동실험을 통해서 유동의 속도를 구하자고자 할 때 많이 사용하는 피토-스태틱(pitot static tube) 튜브이다. 그림에서 보는 것처럼 직각으로 구부러진 관의 내부에는 두 개의 관이 있다. 하나는 유체의 정체압(stagnation pressure)를 전달해주는 관이고(그림에서 A) 다른 하나는 유체의 정압을 전달해주는 관(B)이다. 각각의 관에서 나온 압력은 고무관과 연격하여 U자형 마노메타에 연결하거나 아니
면 압력차를 자동으로 측정하여 숫자로 표시해주는 마이크로 마노메터와 연결하여 전압과 정압의 압력차를 구할수 있다. 여기서 구해지는 전압과 정압의 압력차를 이용하여 다음과 같은 유체의 유속을 구할수 있다.
여기서 p는 유체의 정압이고 은 유체의 동압을 나타낸다.
피토-스태틱(pitot static tube) 튜브는 1차원 유동장내에서의 유속을 측정하는데 사용하고 만약 2차원 유동장내에서의 유속을 측정하고자 할 때는 각도기를 이 피토-스태틱 튜브에 달아서 유동장내에 설치하고 각도를 변화 시키면서 유동의 방향과 이 피토-스태틱 튜브가 일직선으로 일치하는 곳에서 최대 전압이 발생하게 되고 그때의 각도와 압력차를 측정하면 된다. 그러나 요즘같이 첨단화 되어가는 현실에서 되도록 이면 이런 무모한 방법을 택하지 마라. 내가 직접 해본 바로는 정말 따분하고 지겹고 화나는 실험이었다. 이밖에 2차원 유동을 측정하는 방법으로는 3공 probe를 이용하면 되고 3차원 유동을 측정할려면 5공 probe를 이용하면 된다. 기회가 주어진다면 3공 probe와 5공 probe가 어떻게 생겼는지 꼭 구경 시켜주도록 하겠다.
② 열선 유속계
< Hot - Wire 의 기본원리>
[ 1차원 유속측정 probe ] [ 2차원 유속측정 X probe]
가열되고 있는 가늘고 짧은 금속선(두께 : 5)을[ 그림 a, 그림 b 참조 ] 흐르는 유동장속에 놓아두면 대류 열전달 현상에 의하여 냉각 되며 wire의 온도감소는 wire의 전기저항을 감소 시킨다. 열선 풍속계는 이와같은 냉각효과에 의한 전기적인 출력의 변화를 측정하여 미소한 속도 변동을 측정하는 유속 측정장치이다. 가느다란 도체에 일단의 전류가 흐르게 되면 줄의 가열법칙에 의거 의 열량이 발생하게 된다. 이때 Newton 의 Cooling 법칙에 따른 강제 대류에 의한 냉각효과를 이용하여 역으로 유체의 대류속도 특성을 파악해 낼수 있다.
* 참고 : 아래의 그림은 유체(기체)의 3차원 속도와 정압, 전압을 측정할수 있는 5공프로브(five-holl probe)이다.
③ 레이저 유속계 (laser Doppler velocimeter : LDV)
레이저광이 유체의 흐름속의 미소입자에 의해서 산란할 때, 도플러효과에 의해 주파수가 변화한다. 레이저 유속계(laser Doppler velocimeter:LDV)는 그 주파수 변화가 입자속도에 비례하는 것을 이용해서 유속을 측정하는 장치이고, 레이저광원, 광착계, 광검출기 및 신호처리장치로 구성된다. 광학계의 목적에 따라서 많은 종류로 구분된다. 흐름에 대한 투과광선을 받는 투과형은 반사광선을 받는 반사형보다 산란강도가 100배 정도 크다.
레이저 유속계의 장점으로는 측정하는 유체의 흐름을 방해하지 않고, 응답성이 빠르며, 국소속도의 순간치를 연속적으로 측정할 수 있으며, 기체액체의 어떤 흐름에서도 적용할 수 있다는 것과 교정이 불필요하다는 것 등을 들 수가 있다. 단점으로는 광학계 및 신호처리 계통이 복잡하며, 많은 noise, 불연속적인 Doppler 신호의 처리 등을 들 수가 있다.
① 피토-스태틱 튜브(pitot-static tube)
위의 그림은 풍동실험을 통해서 유동의 속도를 구하자고자 할 때 많이 사용하는 피토-스태틱(pitot static tube) 튜브이다. 그림에서 보는 것처럼 직각으로 구부러진 관의 내부에는 두 개의 관이 있다. 하나는 유체의 정체압(stagnation pressure)를 전달해주는 관이고(그림에서 A) 다른 하나는 유체의 정압을 전달해주는 관(B)이다. 각각의 관에서 나온 압력은 고무관과 연격하여 U자형 마노메타에 연결하거나 아니
면 압력차를 자동으로 측정하여 숫자로 표시해주는 마이크로 마노메터와 연결하여 전압과 정압의 압력차를 구할수 있다. 여기서 구해지는 전압과 정압의 압력차를 이용하여 다음과 같은 유체의 유속을 구할수 있다.
여기서 p는 유체의 정압이고 은 유체의 동압을 나타낸다.
피토-스태틱(pitot static tube) 튜브는 1차원 유동장내에서의 유속을 측정하는데 사용하고 만약 2차원 유동장내에서의 유속을 측정하고자 할 때는 각도기를 이 피토-스태틱 튜브에 달아서 유동장내에 설치하고 각도를 변화 시키면서 유동의 방향과 이 피토-스태틱 튜브가 일직선으로 일치하는 곳에서 최대 전압이 발생하게 되고 그때의 각도와 압력차를 측정하면 된다. 그러나 요즘같이 첨단화 되어가는 현실에서 되도록 이면 이런 무모한 방법을 택하지 마라. 내가 직접 해본 바로는 정말 따분하고 지겹고 화나는 실험이었다. 이밖에 2차원 유동을 측정하는 방법으로는 3공 probe를 이용하면 되고 3차원 유동을 측정할려면 5공 probe를 이용하면 된다. 기회가 주어진다면 3공 probe와 5공 probe가 어떻게 생겼는지 꼭 구경 시켜주도록 하겠다.
② 열선 유속계
< Hot - Wire 의 기본원리>
[ 1차원 유속측정 probe ] [ 2차원 유속측정 X probe]
가열되고 있는 가늘고 짧은 금속선(두께 : 5)을[ 그림 a, 그림 b 참조 ] 흐르는 유동장속에 놓아두면 대류 열전달 현상에 의하여 냉각 되며 wire의 온도감소는 wire의 전기저항을 감소 시킨다. 열선 풍속계는 이와같은 냉각효과에 의한 전기적인 출력의 변화를 측정하여 미소한 속도 변동을 측정하는 유속 측정장치이다. 가느다란 도체에 일단의 전류가 흐르게 되면 줄의 가열법칙에 의거 의 열량이 발생하게 된다. 이때 Newton 의 Cooling 법칙에 따른 강제 대류에 의한 냉각효과를 이용하여 역으로 유체의 대류속도 특성을 파악해 낼수 있다.
* 참고 : 아래의 그림은 유체(기체)의 3차원 속도와 정압, 전압을 측정할수 있는 5공프로브(five-holl probe)이다.
③ 레이저 유속계 (laser Doppler velocimeter : LDV)
레이저광이 유체의 흐름속의 미소입자에 의해서 산란할 때, 도플러효과에 의해 주파수가 변화한다. 레이저 유속계(laser Doppler velocimeter:LDV)는 그 주파수 변화가 입자속도에 비례하는 것을 이용해서 유속을 측정하는 장치이고, 레이저광원, 광착계, 광검출기 및 신호처리장치로 구성된다. 광학계의 목적에 따라서 많은 종류로 구분된다. 흐름에 대한 투과광선을 받는 투과형은 반사광선을 받는 반사형보다 산란강도가 100배 정도 크다.
레이저 유속계의 장점으로는 측정하는 유체의 흐름을 방해하지 않고, 응답성이 빠르며, 국소속도의 순간치를 연속적으로 측정할 수 있으며, 기체액체의 어떤 흐름에서도 적용할 수 있다는 것과 교정이 불필요하다는 것 등을 들 수가 있다. 단점으로는 광학계 및 신호처리 계통이 복잡하며, 많은 noise, 불연속적인 Doppler 신호의 처리 등을 들 수가 있다.
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