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[자연과학] 실험보고서 - 풍동 실험 결과 보고서

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작성일18-01-11 23:41

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본 실험에서는 아음속 풍동을 통해서 풍동내부의 유동의 특성 및 물체 주위의 압력분포 등을 측정(measurement), 풍동실험에 관한 기본적인 사항들을 익히고자 한다.

3) 실속

받음각이 매우 클 때에 에어포일에서는 실속이 일어난다. 실속이 일어나게 되면 항력계수는 급격하게 증가한다. 또는 양력(L)을 날개의 단위길이 당 크기(l)로 바꾸고 날개면적 S 대신에 에어포일의 시위길이 c 로 나누어 주면 에어포일의 양력계수를 다음과 같이 다시 쓸 수 있다

받음각이 비교적 작은 범위에서는 받음각이 증가하면 양력계수도 비례하여 증가한다.
양력과 마찬가지로 항력도 무차원화된 항력계수로 다음과 같이 정의하여 사용한다.
예를 들어 비행기, 자동차 등이 움직일 때, 정적 지지물이 받는 저항은 공기로부터 직접적인 저항을 받게 된다된다. 분리가 시작하는 곳을 분리점이라고 하며 받음각이 증가하면 분리점은 뒷전으로부터 앞전으로 이동하고 이에 따라 큰 받음각에서 양력선의 기울기가 감소하게 되며 받음각이 매우 커서 날개 윗면 전체에서 분리가 일어날 경우 이를 날개의 실속이라고 한다. 이같은 실험에서 측정(measurement)된 양력을 무차원화된 계수로 바꾸어 이를 양력계수(lift coefficient)라 하고 로 표시한다. 익형이 고정되어 있는 풍동을 통해서 풍동의 속도가 일정할 때 각각 정해진 각도에서 다른 위치의 압력을 조사해서 양력의 차이를 알아보는 실험이다.

여기서 L은 측정(measurement)된 양력의 크기, S는 날개의 면적이다.
최대 양력계수가 일어나는 시점에서 실속이 일어나는데 이때의 받음각을 실속 받음각 이라고 하며 대개 실속받음각은 12° ~ 20° 이며 에어포일에 따라 실속의 형태와 양상이 다양하다.
(2) 피토튜브에 이어진 관을 이용하여, 압력계에 연결 후 정압, 동압, 전압을 측정(measurement)한다.

3. 실험방법
(1) 익형의 각도를 -10도로 맞추고, 풍동실험 장비의 전원을 on한다. 다른 하나는 공기의 점성에 의해 발생되게 되며 이를 마찰항력이라고 한다.
2) 항력계수

에어포일에서 측정(measurement)되는 항력은 두 가지로 나누어 생각할 수 있다 에어포일 표면에 작용하는 압력분포에 의한 힘의 공기흐름 방향 constituent 의 힘은 뒤로 향하는 힘이 되며 이러한 항력을 압력항력이라 한다.
(4) 익형의 각도를 0도와 10도로 바꾸어 가며 각 위치의 정압을 측정(measurement)한다. 날개 윗면의 표면을 따라 흐르는 공기층은 점성 마찰력에 의하여 속도가 느리기 때문에 관성력이 작아서 뒷전부분의 높은 압력에 의하여 앞전의 압력이 낮은 부분으로 작용하는 압력힘을 이기지 못하여 뒷전에서 앞전으로 흐름의 역류가 발생한다. 이렇게 그래프가 선형적으로 나타내는 부분의 기울기를 양력선 기울기라고 하며, 에어포일에 대하여 theory(이론)적으로 이다.
항력계수는 받음각이 영이 되는 부분에서 최소가 되며 받음각이 증가하면 받음각의 제곱에 비례하여 증가한다.
(3) Inclined manometer로 1~20번 까지의 각 위치에서의 정압을 기록한다. 이 두 가지 항력을 구분하여 측정(measurement)하기가 어렵기 때문에 이 두 가지를 …(투비컨티뉴드 ) 합한 것을 측정(measurement)하게 되며 이를 에어포일의 형상항력 이라고 한다.

2. 실험 theory(이론)

1) 양력계수

날개길이 방향으로 흐름이 생기지 않도록 날개 끝을 막아놓은 상태로 받음각을 변화시키면서 날에 작용하는 양력을 측정(measurement)한다.

3. 결과

1) 단위 환산 (1 mmHO 〓 0.00980665 KPa 〓 9.80665 Pa)
2) 유체의

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실험결과/기타





다. 받음각이 계속 커지면 기울기가 감소하다가 양력계수가 최대점이 된 뒤에 양력계수가 감소하는데 이와 같은 현상을 에어포일의 실속(stall)이라고 하고 이때의 양력계수를 최대 양력계수라고 한다.

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설명
순서


1. 실험 목적

실험을 통해서 익형 주변의 유체 유동의 특성과 항력, 양력, 실속의 槪念을 이해한다. 이를 흐름의 분리라고 하는데, 분리가 일어나면 날개 윗면 앞전에서 압력이 상대적으로 높아져서 양력이 감소하고 뒷전에서는 압력이 낮아지기 때문에 압력항력이 크게 증가한다.

에어포일에 대하여는 날개의 단위길이 당 값으로 다음과 같이 쓰기도 한다.

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