유동 가시화 (Flow Visualization)

1. 이론적 배경

유동 가시화는 층류, 천이 및 난류 유동에서 물체 주위의 와류, 박리, 경계층 등의 현상을 가시화시켜 유동 현상의 이해에 도움을 주기 위해 사용된다.

2. 가시화에 사용되는 용어

① 유선(streamline) - 어떤 시간에 한 유선상에 위치하는 모든 유체 입자들의 속도 벡터가 그 선에서 그은 접선방향과 일치하게 그려진 곡선

② 유적선(pathline) - 유체입자가 시간이 경과함에 따라 움직이면서 그려지는 운동궤적

③ 유맥선(streakline) - 공간상의 한 점을 통과했던 일련의 유체입자들의 궤적

④ 속도벡터 (velocity vector) - 한 점에서 유체입자의 속도 및 크기를 나타내는 벡터

   단, 정상유동(steady flow)이면 위의 선들은 모두 같다.

3. 가시화 방법

기체 유동 - Tufts, smoke, Schlieren, Interferometer 등

액체 유동 - 고체 입자(알루미늄 파우더 등), 수소 버블(hydrogen bubble), 형광다이(Fluorescent dye) 등

4. 실험장치

실험준비 도구

1) 실린더(cylinder), 반원(half cylinder), 에어포일(airfoil), 직사각형, 정사각형

2) 잉크

실험방법

실험 결과 예

리포트

1. 기체 혹은 액체유동의 가시화 방법 중 본 실험에서 사용하지 않은 다른 보기를 찾아 가시화 사진과 함께 간단히 설명하라 (한개만)

2. 관찰한 실린더 주위의 유동을 유적선을 사용하여 자세히 그려 보아라

3. 에어포일에서 앙각(angle of attack)이 0일 때와 45도일 때의 유적선을 자세히 그려라

4. 본인이 좋아하는 2차원 자동차를 그리고 주위의 유적선을 조심스럽게 그려 보아라