광학기기(PIV)를 이용한 유체 유동장 측정 실험

소개글

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목차

1. Introduction
2. Theory for experiment
3. Equipment for experiment
4. experiment method
5. results ( PIV & LDV → Theory part)
6. analysis

본문내용

1. Introduction
· What is objective?

많은 공학적 문제에 있어서 유동 현상을 해석하는 것이 필수적이다. 이를 위해서 유동의 속도 계측이 중요하며, 그 측정방법으로는 피토관과 열선을 삽입하여 측정하는 방법 및 광학 계측기기를 이용하는 방법 등이 있다. 그러나 대부분의 공학 응용 유동장은 3차원 속도성분 및 박리가 발생하는 복잡한 형태를 보이며, 그로 인해 유동장 내에 센서를 삽입하는 측정은 센서에 의한 유동장 방해가 발생하며 정확한 측정이 어렵게 된다. 따라서 최근의 측정 실험의 경우 대부분 광학 계측 기기를 이용하고 있다.
본 실험에서는 대표적인 광학 계측 장비 중 하나인 PIV를 이용하여 유속 측정을 통해 유동현상을 이해하는 것을 목적으로 한다.

2. Theory for experiment
· LDV 및 PIV의 측정원리와 특성

① PIV (Particle Imaging Velocimetry, 입자 영상 유속계)

· Definition
Particle Imaging Velocimetry의 약어로서, 나일론입자, hydrogen bubble, smoke등 과 같이 유동장의 비중과 거의 동일한 입자들을 유동장에 투입하여 이들의 운동을 가시화기술 및 디지털 화상처리기술 을 이용하여 해석함으로써 유동장 전체에 걸쳐서 속도 2성분(u, v) 또는 3성분(u, v, w)을 동시에 얻어내는 계측기술을 말한다.

· Principle
유동장의 국소속도는 어느 한 점을 통과하는 추적입자가 미소 시간간격동안 이동한 미소 직선거리 및 방향을 알면 쉽게 구해진다. 즉 질점역학에서와 마찬가지로 임의의 입자운동에 요하는 시간간격 및 벡터변위의 관계로부터 구할 수 있다. 기본원리는 간단하나 를 실제의 유동속도에 근사시키려면 이동변위가 충분히 작아야 한다. 다시 말하면 입자가 그리는 궤적은 직선성과 등간격성이 보장되어야 한다.

참고 자료

http://irisoe.inha.ac.kr/irisoeequipment.html (인하대 해양 선박 연구소)