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제안 방법
- al.의 방법을 이용하여 풍동의 성능을 예측하고 이를 설계에적용하였다.
- 결정하는 시험부의 크기 등이 있다. 본 설계 풍동은 한국항공대학교 응용공기역학 연구실 내의 좁은 입지와 기존에 연구실내에 보유 중인 풍동(시험부 크기 0.5x0.5m)과 비교하여 더 큰 시험부 단면적을 가져야만 하는 상충되는 두 가지 조건을 충족시켜야 했다.
- 따라서 전제 조건을 만족시키기 위해 크기 비 성능 효율이 좋은 토출식 풍동으로 다음의 설명과 같이 각 구성품으로 나누어 설계하였으며, 그림 1과 같은 풍동을 제작하였다.
- 아음속 풍동 각 구성품의 손실을 추정하고 이를 바탕으로 송풍기의 용량을 계산한다. 풍동각 구성품에서의 압력손실을 모두 합하면 전체압력손실이 나온다.
- 23N/m'이며, 수압으로 환산하였을 경우 41mmAq 이다. 송풍기에서 상승시켜야 하는 정압 상승량이 41mmAq 이지만 풍동 제작 과정에서 오는 오차 및 모터 효율 및 팬의 효율 등을 감안하여 안전계수를 1.5 로 설정하여 송풍기의 요구 정압량을 62 mmAq 로 설정하였다. 이때의 송풍기 동력은 22kw로 계산되었으며, 그림 2와 같이 설계되었다.
- 이로 인해 정체실을 거친 흐름은 시험 부에서 더 안정된다. 본 설계 풍동의 확산 부는 같은 면적비를 갖는 확산부와 비교해 길이가 짧은 광각 확산부(wide angle diffuser)로서 설계하였다. 광각 확산부는 유동의 급작스런확산으로 인하여 확산부 내부 벽면에 경계층 분리(separation)가 일어날 수 있다.
- Bradshaw 1979). 확산 부의 스크린의 개수 및 위치는 확산부의 등가 확산 각(equivalent cone angle) 및 입구 대 출구의 면적 비로 결정이 되는데, 본 설계 풍동의 확산 부는 1장의 스크린을 설치하는 것으로 설계 하였다. 이렇게 설계된 확산부의 등가 확산 각은 28.
- 25m이다. 또한 정체실 및 수축부의 형상을 고려하여 원형 단면 (circular section) 에서 정 사각단면 (square section) 으로 확산 되도록 설계 하였다.
- 이때의 스크린의 간격은 약 115 mm로 설계되나 그림 4와 같이 각기 여유를 두어 180 mm의 후방 길이를 갖도록 설계하였다. 허니콤 셀 크기는 12.5 mm로 기준허니콤 크기인 9.5 mm보다 크나 단가상승 등의 제약이 있으므로 비교적 쉽게 구할 수 있고 가격이 저렴한 허니콤으로 결정하였다. 허니콤 셀 길이는 허니콤 셀 크기의 6~8배로 결정되나 좋은 유질 확보를 위해 허니콤 셀 크기의 약 9 배인 110 mm로 하였다.
- 5 mm보다 크나 단가상승 등의 제약이 있으므로 비교적 쉽게 구할 수 있고 가격이 저렴한 허니콤으로 결정하였다. 허니콤 셀 길이는 허니콤 셀 크기의 6~8배로 결정되나 좋은 유질 확보를 위해 허니콤 셀 크기의 약 9 배인 110 mm로 하였다. 허니콤을 통과한 후류의 수직성분 난류는 허니콤 셀의 크기의 약 5~10배되는 길이 이후에서 사라진다.
- 허니콤을 통과한 후류의 수직성분 난류는 허니콤 셀의 크기의 약 5~10배되는 길이 이후에서 사라진다. 이것을 고려하여 허니콤 후방길이는 셀 크기의 약 8배인 100 mm로 결정하였으며, 허니콤과 허니콤 후방을 포함한 허니콤 전체의 길이는 0.21m 로결정하였다(Barlow, J. B, Rae, W. H, 1999). 이렇게 결정된 허니콤 전체 길이 및 스크린 및 스크린 후방을 고려한 정체실의 전체 길이는 0.
- 본 논문에서 설계되고 소개된 아음속 풍동은토출식으로 서로 상충되는 2가지 요건, 즉 좁은연구실과 시험부의 크기는 상대적으로 커야 하는 조건을 만족하도록 설계되었다. 시험부의 단면적은 0.
대상 데이터
- 정체실의 길이는 스크린의 와이어 (wire)직경 그리고 허니콤의 셀 크기에 따라 그길이가 결정된다. 본 풍동설계 및 제작에 쓰인 스크린의 와이어 직경은 0.23 mm이며 스크린의 개구율(open area)는 61.6% 약 0.616로서 설계 시 기준 크기인 0.57을 약간 상회하며 이에 따른 스크린의 간격은 와이어 직경의 500배 이상으로 하여야 와이어에 의해 발생된 난류 성분을 소멸시킬 수 있다. 이때의 스크린의 간격은 약 115 mm로 설계되나 그림 4와 같이 각기 여유를 두어 180 mm의 후방 길이를 갖도록 설계하였다.
- 따라서 풍동 설계 시 우선적으로 고려하는 부분 역시 시험부의 크기 설계이다. 본 설계 풍동의 시험부 크기는 그림 6과 같이 그 단면적의 크기를 0.9mx0.9m 로 결정하였으며, 시험 부의 길이는 시험부 단면 폭의 2배인 1.8m로 하였다.
이론/모형
- 되었다. 본 풍동의 수축비는 2.96이며, 수축부 형상은축대칭 설계 방법(Morel. T 1976)을 이용하여 결정 하였다. 결정된 수축부 형상은 그림 5와같다.
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