경계층 유동 실험

목차

1. 실험 결과 표와 그래프

2. 이론값과 실험값의 비교 그래프

3. 압력구배와 압력구배가 없을 때의 차이점

3. 고찰

본문내용

이 완만하게 형성되는 것이 아니라 조금 뒤틀리게 형성 되기 때문일 것이다. 부분적으로 와류가 생겨서 일수도 있다.
또 한가지 알 수 있는 점은 매끈한 면에서 압력구배가 있을 때가 압력구배가 없을 때보다
계산한 결과 값들의 평균 값이 더 크다는 것이다. 즉, 압력구배에 의하여 운동량의 두께에 차이가 오는 것이다. 이것이 그리 큰 차이를 보이는 것은 아니지만 압력구배에 의한 손실이 발생하는 것은 아닐까 생각하게 하였다.
4. 고찰
이번 실험은 피토관과 micrometer를 사용하여 다양한 조건에서의 난류 영역의 경계층을 측정하고 매끈한 평판에서의 이론값과 비교를 해보는 실험이였다. 유체역학 시간에 이야기 했던 경계층유동에 대해서 간단한 이론적 설명을 듣고 베르누이 식을 이용하여 우리가 사용할 식이 유도된다는 설명을 들은 후 실험에 들어갔다.
실험의 종류는 압력 구배가 있을 때와 없을 때의 상황, 그리고 그 경우마다 면의 상태에 따른 총 4가지의 실험을 하였다. 실험의 결과는 앞에 제시한 데로 그래프로 나타낼 수 있었다. 실험은 예전에도 사용해 보았던 실험기라 그리 어려운 점은 없었다. 조원 한명이 피토관의 위치를 조절하고 내가 값을 읽음으로서 실험 자체는 끝이 났다.
레포트를 쓰기 위하여 필요한 식을 유도한 후에 각 각의 테이블을 완성시키고 그래프를 그려서 비교를 해보았다. 실험을 하기 전부터 면에 대한 결과는 그리 명확히 생각지 못했지만 압력구배가 있을 때와 없을 때 어떠한 차이가 나타나리라는 예상할 수 있었다. 그 차이는 앞에서 서술한 내용과 같다. 그리고 한가지 더 추가를 하자면 압력구배가 있을 시에는 없을 때와는 달리 면의 상태의 영향을 확실히 받는다는 것이다. 이는 압력구배에 의한 경계층이 면의 영향을 받는다는 것을 말해주는 결과이다.
하지만 이 실험에서 우리는 오차를 발견할 수 있었다. 그것은 이론적인 u/U 의 값이 1을 넘을 수가 없어야 한다는 것이다. 그렇지만 우리가 측정한 값을 바탕으로 구한 이론값은 1이 약간 넘는 수치가 나오기도 했다. 이는 실험 시 발생한 오차 때문이라 생각한다. 실험 시 발생한 오차라 하면 실험실의 주위 상황을 들을 수가 있을 것이다. 책에 나온 밀도나 점성계수 등의 값은 실험실의 상태가 어느 정도라고 가정을 한 후에 계산을 한 값이지만 실제 우리가 행한 실험실의 상태는 그와는 다를 것이기 때문이다.
또 직접 눈금을 읽어봐서 아는데 이 눈금이라는 것이 계속 움직이기 때문에 정확한 값을 읽지 못하였다. 그래서 그래프의 형상이야 어느 정도 일치하게 나왔다 하더라도 정확한 값과는 차이를 나타낼 수 밖에 없다고 본다. 하지만 이런 오차를 감안하고 본다면 이론값과 실험값은 꽤 일치했다고 볼 수 있고 면이나 압력구배의 영향을 덜 받는 상대적으로 큰 y 값에서는 이론값과 실험값이 정확히 일치함을 봄으로써도 알 수 있다.
실험은 간단하게 끝났지만 이런 간단한 결과에서도 유체의 유동은 여러 가지 영향을 받는 다는 것을 알 수 있었고 다시금 이론에 대한 궁금증을 갖게 해준 만족할 만한 실험이 된 것 같다.

키워드

경계층,   고찰,   유동,   실험,   응용실험,   심화실험