[자연과학][이동현상실험] 유동가시화 실험[Flow Visualization Apparatus]

Flow visualization apparatus
◎ 목적
여러 가지 물체를 설치하여 물체 주위에서의 흐름현상을 관찰한다.
◎ 이론
유동가시화(Flow Visualization)란
유동정보를 가장 손쉽게 얻을 수 있는 방법이 유동가시화이다. 유동가시화는 전달현상 과정을 가시화하는 것으로, 속도, 압력, 밀도 및 온도 등과 같이 우리 눈에는 보이지 않는 유동정보의 공간분포를 시간과 공간의 어떤 범위 안에서 눈에 보이도록 하는 실험 방법을 말한다. 예를 들자면 단층기법을 이용한 유동가시화 (Tomography)가 있다. 이 방법은 레이저나 Zenon과 같은 광원으로 평행광선을 만들어 측정하고자 하는 유동을 통과시키게 되면 유동의 밀도분포등에 의하여 광파는 변형되거나 강도가 감쇄되어 맞은 편에 위치한 영상입력장치에 도달하게된다. 대상물체에 대하여 여러 각도에서 이와 같은 2차원 평면측정을 반복하여 유동정보를 수집하게 되면 유동장 전체 체적에 대한 밀도분포를 알게되고 이를 이영하여 속도, 압력, 온도등의 유동정보를 알아낸다.
유량(flux)=관속으로 유체가 흐를 경우 흐르는 방향에 직각인 임의의 단면을 단위 시간에 흐르는 유체의 양
` 평균 유속 `

① 유체의 유속 : the speed of a running fluid.

평균유속
중심부에서의 최대속도와 평균속도의 관계

② Reynolds Number

Re ` 2100 (층류)
2100 `Re` 4000 (전이영역)
Re ` 4000 (난류)
◎ 실험기구 및 준비물
Flow visualization apparatus 벽 물체
◎ 실험방법

① 잉크를 채운다.

② 호스를 연결하고 물을 흘려보낸다.

③ 물이 일정하게 흐를 때까지 튼다.

④ 물이 일정하게 흐르면 탱크에서 나오는 물의 양, 걸리는 시간, 호스의 직경을 잰다.

⑤ 잉크를 조금씩 흘려보낸다.

⑥ 물이 흐르는 모습을 관찰한다.

⑦ 여러 가지 모양의 물체를 넣고 관찰한다.

⑧관찰한 사진을 찍는다.

…

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