선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
가설 설정
- 798이다. 풍동 실험이 약 3 초 정도의 매우 짧은 시간 동안 진행되기 때문에 벽면 온도는 실험하기 전 벽면 온도와 동일하다고 가정하였다. 식(1)에서 구한 항력계수를 이용하여 마찰 속도(uτ)를 계산하였다.
제안 방법
- 6mm(77 pixel)이다. Articulated arm을 이용하여 레이저의 위치를 조정하였으며, 실린더형 렌즈를 조합하여 두께 1 mm 정도의 평면광을 만들었다.
- Schlieren 가시화 기법을 이용하여 평판에 대한 풍동 실험이 올바르게 진행됐는지 확인하였다. Fig.
- 이미지 해석을 위한 후처리 프로그램은 ILA사의 PIVview3c를 이용하였다. 경계층 내 많은 속도벡터를 측정하기 위해 얇고 긴 형태의 미소 조사 영역(Interrogation window)을 설정하였다. 가로 308 pixel × 세로 6 pixel 크기의 미소 조사영역을 사용했으며, 실제 크기로 환산하면 2.
- 특히 평판 위의 유동장이 균일하고,앞전에서 발생한 경사 충격파가 자유류에 영향을 주었는지 확인하기 위해, Schlieren 가시화 기법과 PIV 기법을 이용하였다. 다음으로 PIV 기법을 이용하여 평판 위 층류, 천이, 난류 경계층의 속도 분포를 측정하고 이론적인 층류, 난류 속도 분포와 비교하였다.
- 본 논문에서는 고해상도 PIV 기법을 이용하여 마하수 2.96에서 평판에 대한 층류, 천이, 난류 경계층의 속도 분포를 측정하였다.
- 96일 때 압축성 Blasius 속도 분포[16]와 비압축성 Blasius 속도 분포를 같이 나타내었다. 압축성 Blasius 속도 분포는 비압축성과 달리 밀도를 변수 취급했으며, 에너지 방정식을 추가로 이용하였다.
- 본 연구는 건국대학교의 MAF 불어내기식 초음속 풍동에서 진행하였다. 압축탱크 안에 135 bar의 공기를 압축하여, 약 3초 정도 풍동 실험을 진행하였다. 노즐 출구의 지름은 100 mm이며, 실험부의 크기는 길이 360 mm, 높이 200mm, 폭 226 mm이다.
- 2를 보면 평판의 앞전에서 약한 경사 충격파가 발생한 것을 볼 수 있다. 앞전에서 발생한 경사 충격파의 각도를 이용하여 마하수를 계산하였다. 마하수는 2.
- 평판의 코드 길이는 110 mm이며, 스팬 길이는 160 mm이다. 평판의 재질은 철이며, 레이저로 인한 표면 반사를 줄이기 위해 평판의 윗면을 테프론 재질로 코팅하였다.
대상 데이터
- 가로 308 pixel × 세로 6 pixel 크기의 미소 조사영역을 사용했으며, 실제 크기로 환산하면 2.42 mm × 0.047 mm이다.
- 90 g/mol이다. 광원으로는 Double-pulse Nd:YAG 레이저를 사용했으며, 레이저의 출력은 펄스 당 145 mJ이다. 펄스 사이의 간격은 1 μs이며, 위 시간 동안 자유류 내 입자가 움직인 거리는 0.
- 압축탱크 안에 135 bar의 공기를 압축하여, 약 3초 정도 풍동 실험을 진행하였다. 노즐 출구의 지름은 100 mm이며, 실험부의 크기는 길이 360 mm, 높이 200mm, 폭 226 mm이다. 정체실에서 측정한 전온도는 287.
- 본 실험에서 사용한 모델은 압력 구배가 없는 평판이다. 평판의 코드 길이는 110 mm이며, 스팬 길이는 160 mm이다.
- 본 카메라는 100 mm Macro lens를 사용했으며, 최소 초점거리를 줄이기 위해 13 mm, 31 mm Extension tube를 이용하여 더욱 확대된 관측 시야(12.6 mm × 5.5 mm)를 확보하였다.
- 추적 입자는 Ti02 를 사용했으며, 평균적으로 입자의 지름은 0.2~0.3 μm, 몰질량은 79.90 g/mol이다.
- 본 실험에서 사용한 모델은 압력 구배가 없는 평판이다. 평판의 코드 길이는 110 mm이며, 스팬 길이는 160 mm이다. 평판의 재질은 철이며, 레이저로 인한 표면 반사를 줄이기 위해 평판의 윗면을 테프론 재질로 코팅하였다.
데이터처리
- 이미지 해석을 위한 후처리 프로그램은 ILA사의 PIVview3c를 이용하였다. 경계층 내 많은 속도벡터를 측정하기 위해 얇고 긴 형태의 미소 조사 영역(Interrogation window)을 설정하였다.
이론/모형
- 2의 왼쪽에 있는 경사 충격파는 노즐 출구에서 발생한 것이다. 노즐출구에서 발생한 경사 충격파가 평판 위 경계층에 영향을 주는지 확인하기 위해 평판 위 자유류속도를 PIV 기법을 이용하여 측정하였다.
- 먼저 마찰 속도(uτ)를 구하기 위해 Van driest 식(1)을 사용하였다[17].
- 본 논문에서는 마하수 2.96에서 압력 구배가 없는 평판에 대해 층류, 천이, 난류 경계층의 속도 분포를 고해상도(127 pixel/mm) PIV 기법을 이용하여 측정하였다. 세부적으로는 먼저 본 연구가 진행된 풍동 조건과 실험 기법 및 모델을 설명하였다.
- 본 연구는 건국대학교의 MAF 불어내기식 초음속 풍동에서 진행하였다. 압축탱크 안에 135 bar의 공기를 압축하여, 약 3초 정도 풍동 실험을 진행하였다.
- 식(1)에서 구한 항력계수를 이용하여 마찰 속도(uτ)를 계산하였다. 압축성 효과를 고려하기 위해, 벽면에서의 동적 점성도(vw)와 Van Dreist effective velocity(ueq)를 이용하여 무차원 변수 y+와 u+를 계산하였다[18]. 식(2)는 PIV 실험에서 측정한 유동 방향의 속도(u)를 Van Driest effective velocity로 변환하는 과정을 보여준다.
- 세부적으로는 먼저 본 연구가 진행된 풍동 조건과 실험 기법 및 모델을 설명하였다. 특히 평판 위의 유동장이 균일하고,앞전에서 발생한 경사 충격파가 자유류에 영향을 주었는지 확인하기 위해, Schlieren 가시화 기법과 PIV 기법을 이용하였다. 다음으로 PIV 기법을 이용하여 평판 위 층류, 천이, 난류 경계층의 속도 분포를 측정하고 이론적인 층류, 난류 속도 분포와 비교하였다.
성능/효과
- 4, 5를 보면, 유동 방향으로의 속도(u)와 벽면에 수직한 방향의 속도(v) 모두 자유류 속도를 기준으로 1% 내외로 변화하는 것을 볼 수 있다. 또한 v 속도가 자유류 속도의 1% 이하의 비중을 차지하는 것으로 보아 평판 위 속도장이 유동 방향으로 균일하며,노즐 출구에서 발생한 경사 충격파가 평판 위 경계층에 영향을 주지 않는 것을 확인하였다.
- 또한 로그 구간이 끝나는 지점(y/δ ≈0.28)이 비압축성 난류 경계층(y/δ ≈0.2)에 비해 벽면에서 더 멀어진 것을 확인하였다.
- 로그 구간의실험값은 y+ = 27(y/δ ≈0.06)부터 y+ = 124 (y/δ ≈0.28)의 범위에 해당하며, 압축성 효과를 고려한 Van Driest 변환 속도는 비압축성 로그 법칙을 잘 만족하였다.
- 41 × 106에서 천이가 시작되었다. 마지막으로 난류 경계층의 실험값은 압축성 효과를 고려하여 Van Driest 변환 속도로 변환했으며, 비압축성 로그 법칙을 잘 만족하였다. 또한 로그 구간이 끝나는 지점(y/δ ≈0.
- 먼저 층류 경계층의 실험값은 압축성 Blasius 속도 분포와 상당히 유사한 경향임을 확인하였다. 천이 경계층의 경우, 벽면 부근의 속도 분포부터 이론적인 난류 속도 분포로 변하는 것을 확인했으며, Re = 1.
- 2)에 비해 벽면에서 더 멀어진 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 PIV기법을 이용하여 기본적인 유동의 속도 분포를 측정하였으며, 이론적인 속도 분포와 일치하는 것을 확인하였다.
- 일반적으로 비압축성 난류 경계층에서 로그 구간이 끝나는 위치는 y/δ ≈0.2이지만, 본 실험에서 로그 구간이 끝나는 위치(y/δ ≈0.28)가 벽면에서 더 멀어진 것을 확인하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.