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[유체역학실험]제트에 의한 충격

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최초등록일 2022.08.05 최종젿작일 2022.08
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[유체역학실험]제트에 의한 충격
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    목차

    1. 실험 이론 및 원리
    2. 실험 장치
    3. 실험 방법
    4. 실험 결과
    5. 토의 사항
    6. 참고 문헌

    본내용

    1. 실험 이론 및 원리
    가. 실험 요약
    압력을 받는 유체의 흐름으로부터 기계적인 일을 얻는 방법 중의 하나가 바로 고속의 제트가 미치는 압력을 이용하는 것이다. 물 제트에 의한 충격력으로 인해 터빈은 기계적인 일을 하게 된다. 터빈의 날개 형상에 따른 그 때의 충격력을 알아보기 위해 본 실험에서는 유체가 형상이 다른 여러 가지 날개에 부딪칠 때 발생하는 충격력을 결정해 본다.

    나. 실험 배경
    압력을 받는 유체의 흐름으로부터 기계적인 일을 얻는 방법 중의 하나가 바로 고속의 제트가 미치는 압력을 이용하는 것이다. 물 제트(water jet)는 터빈(turbine)의 바퀴(wheel)에 달려있는 날개(vane)를 치게 된다. 날개의 표면에 의해 물 제트의 방향이 바뀌게 되면 분사된 유체에는 운동량(momentum)의 변화가 발생하게 되고 이 운동량의 변화량만큼 날개는 물리적인 힘을 받게 된다. 이 운동량의 변화량이 바로 충격량이고, 날개가 받은 충격량으로 인해 터빈이 회전하면서 기계적인 일을 하게 된다. 이 동력은 발전기에 의해 다시 전기에너지로 변환하게 되는 것이다. 이왿 같이 제트의 충격 원리를 이용하여 발전하는 수차(water turbine)는 90%의 효율로 약 10만 kW 이상의 출력을 발생시킬 수 있도록 제작되고 있다. 따라서 보다 높은 효율의 수차를 개발하기 위해서는 수차에 사용되는 날개 형상과 그 때의 충격력을 계산해 둘 필요가 있다. 이를 위해 본 실험에서는 4종류의 날개 형상을 대상으로 실험하였으며, 각각 반구형 컵, 원추형, 평판, 경사진 판 등으로 구분된다. 본 실험을 통해 유체가 여러 가지 형상의 날개에 부딪힐 때 발생하는 충격력을 측정하고, 이를 분류의 운동량과 비교해 봄으로써 충격량-운동량 원리에 대해 알아보도록 한다.

    참고자료

    · E.Markland, A First Course in Hydraulics Tecquipment Ltd, England(1976).
    · Installation & Serivicing Manual for a Range of Tecquipment Hydraulics Products, Tecquipment Ltd., Nottingham, England.
    · Ki Baik Lee, Chang Hee Nam, Kwang Soo Chang, Design of Jet Impact Experimental Apparatus, Busan University College of Engineering Research Report Collection No.23 (1982)
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      날개의 형상에 따른 충격력 측정 실험을 통해 이론값과 실험값을 비교 분석하여 실험 오차 원인을 찾아내고 수차 효율 향상을 위한 기초 자료를 제공하였습니다.
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