고려대학교 기계공학실험II [A+학점, 분반 3등] Smoke Tunnel and Wind Tunnel실험 결과보고서

소개글

고려대학교 기계공학실험2 Smoke Tunnel and Wind Tunnel실험 결과보고서입니다.
2020년 2학기 기계공학실험2에서 분반에서 5등 이내의 총합성적을 받았으며, A+의 학점을 받았습니다.
제가 직접 만든 자료이므로 표절의 우려가 없습니다. 구체적으로 서술한 보고서입니다.

목차

1. Smoke Tunnel Experiment
1) Observe and record various streamline of the figures through observing the visualization glass
1-1) Analyze the relation between the angle of attack and the variation of a separation point at the airfoil
1-2) Analyze the vortex shedding phenomenon.
2) Explain the Stall phenomenon at the airfoil, and investigate relationship between the change of the separation point at the streamline and the Stall phenomenon.
3) Investigate the flow Phenomenon occurs around the 3 dimensional airfoil.
4) Write about the Streamline and Stream function.
5) Propose improved designs of the apparatus considering the theories that you have learned in this experiment.

2. WInd Tunnel Experiment
1) Calculate the wind speed.
2) Find the lift, drag, lift and drag coefficients of each test. (Use the experssions (1)) and (2))
3) Record the calculation results in the measurement table.
4) Draw an angle of attack – lift coefficient plot.
5) Draw an angle of attack – drag coefficient plot.
6) Analyze the change of lift coefficient and drag coefficient according to the angle of attack. Particularly, Analyze the angle of attack where Stall Phenomenon occurs.
7) Analyze the reason why the angles of attack where the Stall begins to occur are different when increasing the angle of attack and when decreasing the angle of attack respectively.
8) Analyze the effect of flow velocity change on the location of the separation point when the angle of attack is fixed. (refer to boundary layer characteristics of laminar and turbulent flow)
9) Investigate some methods to increase the lift value.
10) Suggest ways to improve the designs of equipment related to the theory learned in this experiment.

본문내용

(Smoke Tunnel Experiment)
Smoke Tunnel 실험의 목적은 Smoke Filaments를 이용해 Stremline을 시각화하는 것이다. Streamline시각화를 통해 Vortex Shedding현상, Separation, Stall을 관찰하며, Reynolds number가 Separation에 미치는 영향, Vortex Shedding에 미치는 영향, Separation과 Stall에 미치는 영향을 확인한다.
(Wind Tunnel Experiment)
Wind Tunnel 실험의 목적은 유속과 AOA에 따른 Airfoil의 양력과 항력의 관계를 명확히 하는 것에 있다.

< 중 략 >

Symmetric Figure과 Asymmetric Figure 모두 공통적으로 Angle of Attack(받음각)이 증가할수록 Separation Point(유동박리점)이 앞당겨지는 현상을 관찰할 수 있다.
이는 유체의 점성 때문이며, 표면에 마찰력이 생겨 물체(Airfoil) 표면에서 유체속도가 0이 되는 지점이 앞당겨지는 것을 의미하는데, AOA(받음각)이 증가할수록 유동박리가 일찍 일어나게 되고, 역압력 구배로 인해 박리점 이후에서는 역방향속도가 발생하며 소용돌이 형태의 후류가 발생함을 관찰할 수 있다. 또한, AOA가 임계 받음각을 초과하면 유동 박리점이 Airfoil 앞쪽으로 굉장히 당겨져 실속상태, 즉 Stall 현상을 관찰할 수 있다.

< 중 략 >

유체가 물체주위를 흐르면 유체의 점성 때문에 물체 표면에 마찰력이 가해져 경계층이 생기게 된다. 이 마찰로 인해 물체 표면에서 유체의 속도가 0이되는 지점이 발생하고, 속도변화율이 0이되는 지점을 박리점(Separation Point)라 지칭하는데, 박리점 이후의 위체에서는 역압력 구배가 생성되어, 역방향속도가 발생하게되고 이때 소용돌이 형태의 후류가 발생하게 된다.

참고 자료

고려대학교 기계공학실험2 Manual
Munsons's Fluid Mechanics SI Version
Fluid Mechanics Fox McDonald Pritchard Mitchell