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문제 정의
- 본 연구에서는 강체 벽면. 다공성 컴플라이언트 코팅된 벽면’ 점탄성 벽면 위의 천이경계증내 주소음원을 분석하기 위해. 유동장 외부에 음향거울을 설치하였다.
- 본 실험은 강체 벽면과 다른 코팅 벽면에 의한 파수의 필터링 특성과 범위를 알아보기 위해 풍동에서 경계층. 벽압력 스펙트럼.
- 본 연구에서는 다공성 컴플라이언트 코팅된 벽면과 점탄성 벽 면이 경 계증과 벽 면 압력 섭 동에 어떠한 영향을 미치는가에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 평판 위의 경계증 측정은 경계증용 I형 열선 유속계 (DANTEC 55P15)를 이용하여 시간 평균 통계량인 평균 속도를 즉정하였고 수치 프레스톤 튜브법 (computational preston tube method)의 원리를 도입하여 벽 마찰계수를 구하였다.
가설 설정
- 그러나 일반적인 경우 이들 매개변수는 실제적으로 물리적 의미는 없。 나. 단지 다양한 경계중 유동에서 벼법칙이 존재하며 이늘을 식 (2)형태로 나타낼 수 있다고 가정한 것이다. 여기서 2개 이상의 兰레스톤 튜그벼-壬數 이용하여 벽면 동압을 계즉함으로써 벽법칙이 존재하는 벽년 J저 몆 개의 위 치에서 속도를 계즉할 수 있다면 매개변수 Ki.
제안 방법
- 풍동 유속이 10m/s. 15m/s인 두 가지 경우에 대해 수행하였다. 유속이 10m/s인 경우에는 난류 경계증 내 벽압력 스펙트럼에 대한 실험을 수행하였고.
- 공간적 모드를 고려. e-방법을 이용한 천이 레이놀즈수 계산 등을 통해 컴플라이언트 코팅 면의 불안전성을 해석하였다. 또한 댐핑 물질로 구성된 굽힘판과 다층 경계를 갖는 균질 점탄성 표면의 컴플라이언트 모델을 제작하였다.
- 평판의 앞전은 유동이 박리되는 것을 막기 위해 타원 형태로 가공하였으며 연결 부위 영향을 최소화하기 위해 왁스로 틈을 메웠다. 경계층의 평균 속도 즉정은 l/50nun까지 정밀 자동이송이 가능한 이송장치를 이용해 I형 열선 유속계를 O.lnun씩 이송하면서 수행하였다.
- 점탄성 표면은 PVC로 코팅하여 수동 (water tunnel)에서 실험을 수행하였다. 두 표면에서 각기 다른 수탄성(hydroelastic) 불안정성이 발생함을 관찰하였으며 그 특성들에 대해 분석하였다. 점탄성 표면에서 발생하는 A 불안정성은 탄성 표면에서 발생하는 B 불안정성에 비해 긴 파장.
- e-방법을 이용한 천이 레이놀즈수 계산 등을 통해 컴플라이언트 코팅 면의 불안전성을 해석하였다. 또한 댐핑 물질로 구성된 굽힘판과 다층 경계를 갖는 균질 점탄성 표면의 컴플라이언트 모델을 제작하였다. 실제 실험은 모델의 물성치를 변화시키면서 수행되어졌고.
- 벽압력스펙트럼을 스케일링 (scaling)하여 실험결과를 분석하였다. 또한 유동장 밖에서의 방사음장은 음향거울을 이용하여 방사소음 지배 주파수를 즉정하였다.(1)
- 또한 점탄성 벽면을 만들기 위해서 아랫면은 소재가 폴리에스테르 섬유인 음향 보드를 사용하였으며 윗면은 수분산성 액상 폴리머에 기능성 충전제. 바인더 및 특수 첨가제를 혼합한 제진도료를 사용하여 코팅면을 만들었다. 실제 시험 부의 제원은 400mm(W)X400nim(L)x5.
- 벽압력 스펙트럼. 방사소음을 측정하였다. 강체판에 비해 다공성 컴플라이언트 코팅된 판에서 상대적으로 발달된 경계층이 발생하였다.
- 평판 위의 경계증 측정은 경계증용 I형 열선 유속계 (DANTEC 55P15)를 이용하여 시간 평균 통계량인 평균 속도를 즉정하였고 수치 프레스톤 튜브법 (computational preston tube method)의 원리를 도입하여 벽 마찰계수를 구하였다. 벽면 압력섭동의 영향을 파악하기 위해서 핀 홀 마이크로폰을 사용하였으며. 벽압력스펙트럼을 스케일링 (scaling)하여 실험결과를 분석하였다.
- 벽면 압력섭동의 영향을 파악하기 위해서 핀 홀 마이크로폰을 사용하였으며. 벽압력스펙트럼을 스케일링 (scaling)하여 실험결과를 분석하였다. 또한 유동장 밖에서의 방사음장은 음향거울을 이용하여 방사소음 지배 주파수를 즉정하였다.
- 75nun두께의 천덮개로 구성되어진다. 실크 재질의 천덮개와 우레탄 층이 떨어지지 않게 접착제를 이용하여 단단하게 고정하였다. 또한 점탄성 벽면을 만들기 위해서 아랫면은 소재가 폴리에스테르 섬유인 음향 보드를 사용하였으며 윗면은 수분산성 액상 폴리머에 기능성 충전제.
- 외부 방사소음은 음향거울을 이용하여 측정하였으며 각 경우별로 벽압력 스펙트럼과 비교하였다. 측정에 사용되어진 음향거울은 이승배 (9)에 의해서 그 성능이 검증되어진 것이며 유동장 내에서 발생하는 음원은 유동장의 영향에 의해 회절 현상이 발생하므로.
- 유속이 10m/s인 경우에는 난류 경계증 내 벽압력 스펙트럼에 대한 실험을 수행하였고. 유속이 15m/s인 경우는 경계충이 발달함에 따른 벽압력 스펙트럼과 방사 소음의 변화를 분석하기 위한 실험을 수행하였다. 벽면 재질과 천이와의 상관관계를 알아보기 위해 Fig.
- 그의 실험에서는 탄성 표면으로 젤라틴 (gelatin)을 사용하였으며. 점탄성 표면은 PVC로 코팅하여 수동 (water tunnel)에서 실험을 수행하였다. 두 표면에서 각기 다른 수탄성(hydroelastic) 불안정성이 발생함을 관찰하였으며 그 특성들에 대해 분석하였다.
- 길이 1280mm이며 소재는 아크릴이다. 컴플라이언트 코팅을 위해 다공질 물질을 포함하는 코팅 표면을 제작하였다. 다공성 코팅은 5.
대상 데이터
- GadYl-Hak(3)은 탄성 표면 (elastic surface)과 점탄성 표면 (visco-elastic surface)에서 발생하는 불안정성 (instability)에 대한 실험적인 연구를 수행하였다. 그의 실험에서는 탄성 표면으로 젤라틴 (gelatin)을 사용하였으며. 점탄성 표면은 PVC로 코팅하여 수동 (water tunnel)에서 실험을 수행하였다.
- 1과 같이 너비 800mm. 길이 1280mm이며 소재는 아크릴이다. 컴플라이언트 코팅을 위해 다공질 물질을 포함하는 코팅 표면을 제작하였다.
- 실크 재질의 천덮개와 우레탄 층이 떨어지지 않게 접착제를 이용하여 단단하게 고정하였다. 또한 점탄성 벽면을 만들기 위해서 아랫면은 소재가 폴리에스테르 섬유인 음향 보드를 사용하였으며 윗면은 수분산성 액상 폴리머에 기능성 충전제. 바인더 및 특수 첨가제를 혼합한 제진도료를 사용하여 코팅면을 만들었다.
- 유속이 15m/s인 경우는 경계충이 발달함에 따른 벽압력 스펙트럼과 방사 소음의 변화를 분석하기 위한 실험을 수행하였다. 벽면 재질과 천이와의 상관관계를 알아보기 위해 Fig. 1과 같이 네 곳 (x=280mm. 380mm. 480mm. 680nun)에 핀 흘 마이크로폰을 설치하였다. 실제 실험 장치는 수죽부가 끝나는 지점과 연결하지 않아 수축부에서 발달되는 경계중의 영향을 없게 하였다.
- 본 연구는 인하대학교 내에 설치된 무향풍동에서 수행되었다、밀폐된 형태의 무향풍동은 400(H) X400(W)x2500mm(L)의 시험부를 가지며 유동이 없을 때의 암소음 레벨은 20dBA이하를 유지한다. 또한 난류강도는 0.
- 바인더 및 특수 첨가제를 혼합한 제진도료를 사용하여 코팅면을 만들었다. 실제 시험 부의 제원은 400mm(W)X400nim(L)x5.1mm(t)이 다.
- 0~30m /s까지 연속적인 유동속도 변화가 가능하다. 실험 모델은 Fig. 1과 같이 너비 800mm. 길이 1280mm이며 소재는 아크릴이다.
- 실험은 리]이놀즈수 (Ree)가 298에서 1002의 범위에서. 풍동 유속이 10m/s.
데이터처리
- 속도 즉정은 경계증 프로브 (DANTEC 55P15)와 CTA 시스템을 사용하였고 평균 속도 계즉시에는 20초 동안 10.000개의 데이터를 획득하여 한 측정점에서의 평균값으로 취하였다. 열선의 과열비는 1.
이론/모형
- 즉, 벽면 마찰계수가 2배 이상 증가하였음을 볼 수 있다. Table 1에 나타낸 벽면 마찰계수의 값은 수치 프레스톤 튜브법을 이용하여 예측된 값으로 이들 값의 신뢰성 분석을 위해 Fig. 3과같이 운동량 두께를 기준으로 한 레이놀즈수에 따른 변화를 살펴보았다. 경계층 데이터로부터 수치 프레스톤 튜브법을 이용하여 얻은 마찰계수분포가 타당함을 확인할 수 있다.
- U=0으로 하며. 계즉된 벽 근처 평균 속도장에 수치 프레스돈 튜旦 방법을 적용하여 나머지 %과 벽 마잘속노 를 구한다. 수지 프레스톤 튜브법의적용법과 계산방법은 전우평 동"'*에 보다 구체적으로 설명되어 있다.
- 실험실의 온도 변화. 열선의 산화 부식의 영향을 줄이기 위해 실험 전속도 검정을 풍동내 시험부에서 직접 수행하였으며 줄력 전압과 속도의 검정식은 4자 다항식을 사용하였다. 계측된 아날로그 신호는 AQ 변환기를 통하여 GPIB 카드가 내장된 노兰북으로 데이터를 저장하였다.
- 벽변수로 무차원화된 평균속도 분포가 완전 발달된 난류 경계 증의 벽법칙식과 기본 형태는 같지만 몇 개의 매개변수를 더 포함하는 식으로 전개할 수 있다는 것이다. 일반경계층이론의 기본 원리를 만족하면서 실제 경계증에 영향을 줄 수 있는 조건을 고려한 3가지의 매개변수를 이용한 다음의 벽법칙을 사용한다.
- 측정된 벽압력 섭동스펙트럼을 무차원하기 위해 Keith 등眼이 제시한 혼합 변수를 이용하였다. 이 혼합 변수들은 주파수의 외층 변수인 g)67Uo.
- 4는 경계층 내의 속도 분포를 벽면 좌표계로 변환한 결과이다. 층류와 난류를 비교하기 위하여 Blasius속도 분포를 벽면 마찰계수로 무차원 변환한 그래프와 완전 발달한 난류일 때의 로그 법칙을 함께 나타내었다.
- 평판 위의 경계증 측정은 경계증용 I형 열선 유속계 (DANTEC 55P15)를 이용하여 시간 평균 통계량인 평균 속도를 즉정하였고 수치 프레스톤 튜브법 (computational preston tube method)의 원리를 도입하여 벽 마찰계수를 구하였다. 벽면 압력섭동의 영향을 파악하기 위해서 핀 홀 마이크로폰을 사용하였으며.
성능/효과
- 3과같이 운동량 두께를 기준으로 한 레이놀즈수에 따른 변화를 살펴보았다. 경계층 데이터로부터 수치 프레스톤 튜브법을 이용하여 얻은 마찰계수분포가 타당함을 확인할 수 있다.
- Abraham 등'”은 최근 다공질의 컴플라이언트 코팅면에서 난류 경계충 실험을 수행하였으며. 고주파수 영역에서 대류 벽압력 스펙트럼의 감쇄 현상이 발생함을 확인하였다.
- 6에는 세가지 모델에 대해 전연부로부터 680mm 떨어진 곳에서 측정된 무차원 벽압력 스펙트럼 결과를 나타냈다. 다공성 코팅면과 점탄성 코팅면 모두 강체면보다 고주파 영역에서 에너지레벨이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 코팅면에서 감쇄가 3dB이상 되는 주파수는 価7侦, =4.
- 다른 여러 실험 역시 같은 경향성을 나타냈으며. 다총 경계로 된 모델이 천이 지연에보다 효과적임을 보여주었다. Abraham 등'”은 최근 다공질의 컴플라이언트 코팅면에서 난류 경계충 실험을 수행하였으며.
- 11은 무차원 경계충 Ree수에 따른 벽면의한 위치에서 방사된 음압 레벨의 반복적 즉정결과를 나타내고 있다. 측정된 방사 음압 레벨은 이자 불안정성의 초기 천이 지역에서 증가하기 시작하며 다공성 재질 벽면의 경우, 비록 난류 발달은 상대적으로 빠르지만 좁은 레이놀즈 수 범위의 천이 지역에서 약간 낮은 방사소음 레벨을 보인다. 최근 Hahn 둥的은 다공성 벽면 위의 채널 난류 유동 겨】산을 통해 강체 벽면에 비해 벽면 전단응력 감소와 함께 벽면 섭동 압력 등이 감소하는 결과를 보고한 바 있다.
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