유체 풍동실험

목차

◎ 실험이론-풍동
◎ 베르누이의 방정식
◎ Total pressure & Static pressure
◎ 실험절차
◎ 피토관
◎ 5-hole pitot prove
○실험결과
○고찰

본문내용

즉, 피토관은 전압을 측정하는 장치라 말할 수 있다. 바꾸어 말하면, 유동장 중에 이 피토관을 설치하였을 때 압력계에 나타나는 압력은 이 유동의 전압이 되는 것이다.
◎ 5-hole pitot prove
5 공 피토 프로우브는 3차원 유동 속도와 정압을 동시에 측정할 수 있는 장치이다. 예를들어 항공기, 자동차, 터빈 및 모델등의 후류에 발생하는 3차원유동을 측정하기 위하여 사용되는 장치가 5공 프로우브이다.
이것은, 프로우브의 선단에 뚫려있는 5개의 구멍으로부터 압력을 측정하고 그 측정합력사이의 상관관계를 이용하여 3차원속도, 흐름각, 전압, 정압등을 구하는 3차원 유동측정 프로우브이다.
흔히 사용되는 5 공 피토 프로우브에는 구(球)형, 원추형, 웨지(wedge)형 등이 있다.
5공 피토 프로우블로 유동을 제대로 측정하기 위해서는검정실험이 필요하다.검정 및 측정 방법에는 널링법, 넌널링법 이 있다.
○실험결과
○각 속도에서의 측정치
Airspeed Reading [mph]
P_total [mmH2O]
P_static[mmH2O]
True Airspeed[mph]
10
-0.407137
-3.517299
15.79
20
-0.602692
-6.831811
22.34
30
-0.906728
-13.007485
31.14
40
-1.273609
-21.093494
39.86
50
-1.825630
-34.311188
51.03
60
-2.327020
-47.366279
60.08
70
-2.894414
-65.828499
71.02
○각지점에서의 속도 측정
AirSpeed Variation, Reading Airspeed=30mph
P_static=-13.007485 mmH2O
Measure Point
Distance[cm]
P_total[mmH2O]
Speed[mph]
Speed Imbalance [%]
0
-2.25
-0.982598
31.04
0.01
1
-2.00
-0.877911
31.18
-0.42
2
-1.75
-0.920672
31.12
-0.24
3
-1.50
-0.856744
31.21
-0.51
4
-1.25
-0.928765
31.11
-0.21
5
-1.00
-0.918939
31.13
-0.25
6
-0.75
-0.966644
31.07
-0.05
7
-0.50
-0.922845
31.12
-0.23
8
-0.25
-0.979419
31.05
0.00
9
0.00
-0.979419
31.05
0.00
10
0.25
-0.979419
31.05
0.00
11
0.50
-0.922845
31.12
-0.23
12
0.75
-0.966644
31.07
-0.05
13
1.00
-0.918938
31.13
-0.25
14
1.25
-0.928765
31.11
-0.21
15
1.50
-0.856744
31.21
-0.51
16
1.75
-0.920672
31.12
-0.24
17
2.00
-0.877911
31.18
-0.42
18
2.25
-0.982598
31.04
0.01
○고찰
이번 실험은 2학기 들어서 처음으로 하게 된 유체실험의 풍동 실험이었다. 실험 장비는 다른 장비의 규모에 비해 훨씬 더 컸다.
이번 실험 실습장비의 모습은 위 그림에 나와 있는 것과 같고, 유체가 어느 한 구간을 정했을 때 그 지점을 지나면 18개의 위치에서 다 똑같아야 하는데, 다 다른 그래프가 나타났다. 그 이유는 각 유체의 점성들이 다 다르기 때문이다. 또한 속도를 정한 후에 압력측정을 하여 그 값으로 속도를 구해봤는데 조금씩의 오차가 있었다. 그 원인으로서는 실험장비가 가지고 있는 조금의 오차가 있었을 것이며, 실험은 빨리하고 대기압 및 온도를 정확이 일치하기가 힘들어서 이다. 대략적인 그래프의 모양은 이론치의 그래프의 모양과 비슷하게 나왔다.
이 실험을 통하여 그 동안 이론으로만 알고 있던, 유체가 흐름선을 그리며 흐를 때, 두 점 A와 B의 높이 그리고 두 점에서의 압력과 흐르는 속도사이의 관계를 두 점에서 역학적 에너지가 보존됨을 바탕으로 수식을 나타낸 베르누이의 방정식 및 유체의 흐름에 대한 저항인 점성들에 관해 조금이나마 눈으로 확인할 수 있는 계기가 되어 좋았다.
처음엔 이걸 어떻게 해야 하는 건지 겁부터 먹었었지만, 오류를 범하면 범할수록 조금씩 알아간다는 생각에 보람을 느꼈던 실험이었다. 이번 한 번의 실험으로 끝내기보다는 기회가 된다면 기계공학도로서 유체역학에 대한 공부를 더 해보고 싶다. 앞으로의 실험도 관심을 가지고 참여를 해야겠다.

키워드

유체 풍동실험,   유체 풍동,   베르누이,   풍동