[ 물리 ] 과학고 R&E 결과보고서 유체내에서물체의마찰력에미치는 표면무늬에대한연구 연구기간 : ~ 연구책임자 : 홍순철 ( 울산대학교 ) 지도교사 : 김영미 ( 울산과학고 ) 참여학생 : 김형규 ( 울산과학고 ) 노준영 (

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가현 옥
4 years ago
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[ 물리 ] 과학고 R&E 결과보고서 유체내에서물체의마찰력에미치는 표면무늬에대한연구 연구기간 : 2013. 4. 1 ~ 2014. 12.

1 [ 물리 ] 과학고 R&E 결과보고서 유체내에서물체의마찰력에미치는 표면무늬에대한연구 연구기간 : ~ 연구책임자 : 홍순철 ( 울산대학교 ) 지도교사 : 김영미 ( 울산과학고 ) 참여학생 : 김형규 ( 울산과학고 ) 노준영 ( 울산과학고 ) 권범석 ( 울산과학고 ) 김진영 ( 울산과학고 ) 조희제 ( 울산과학고 )

2 % ㅇ,,,,

3 1 1-1.,,,.. 80% 50%

4 ~ 4 30, 1, 5 1 ~ ~ ~ ~ ~ 10 31, ~ ~ 12 16

5 ,

6 fps( ). 0.2 cm. 3.2

7 %. 4,,,.

8 5 (1) %,, 55.6%. (2) %. (3) (4) 8,,. (5) U V,. (6),. (7).

9 2013 R&E ( 1, qjatjr4479@naver.com ) ( 1, kiglps@naver.com ) ( 1, ns4809@naver.com ) ( 1, uk052@naver.com ) ( 1, whgmlwp07@naver.com ) : (,, ym903@nate.com ) : (,, schong@ulsan.ac.kr )

10 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ. 14 Ⅴ. 15

11 ,, < > < > < >

12 Ⅰ. 1..,,,.. 80% 50%... Walsh Weinstein. (Riblets)... V, U,, 3D. 8% V.. SBR.,,., % , U, V, CFD(Computational Fluid Dynamics). MEMS(Micro Electro Mechanical Systems).

13 Ⅱ. 1.. (Riblets) 1) NASA. Walsh, V U V 8%. Choi et al., )......,,.. (Reynolds number),. 3) (Re) 1),, NACA0012 PIV 2) D%ED%95%99) 3)

,. ( =, =, =, =, = = ) 0 (Re) 0.. 4) 1)... 70%~80% 50%. 2) 2.2... 3).... 2.3. 1) ( : ) ( ) 0.

14 ,. ( =, =, =, =, = = ) 0 (Re) 0.. 4) 1)... 70%~80% 50%. 2) ) ) ( : ) ( ) 0. 2) 2.3 4)

15 ( ) ( ). ( ) 0. () 2..,,..., 60.. SBR.. SBR.,. 30 cm.., g ±0.5 cm. 2.4

16 . 1) 0, 30, 45, 60, 90 ( - :1 cm, U ) ) 0 ) 30 ) 45 ) 60 ) ) U, V ( - :90, :1 cm) ) U ) V

17 3) cm, 3 cm, 5 cm ( - :90, U ) ) 1 cm ) 3 cm ) 5 cm 2.7 4) 6, 8, 10 ( - :90, :1 cm, U ) 6, 8, 10 ( - :90, :0 cm, U ) ) 6 ) 8 ) 10 ) 6 ) 8

18 . 1) SBR SBR. SBR 60, 30 cm. 2) fps( ). 0.2 cm., ( ). SBR SBR., 5 cm 2 SBR. SBR.,..,...,.

반경 20 cm, 높이 1.1 m가량의 아크릴 통에 1 m보다 조금 작게 물을 채운다.

10 설치된 실험장비 그림 2.11 절연테이프로 실을 부착한 고무 도르래를 수조의 윗부분에 고정한다.

19 반경 20 cm, 높이 1.1 m가량의 아크릴 통에 1 m보다 조금 작게 물을 채운다. 초고속 카메라를 수조의 아래 부분(0 cm~5 cm)을 찍을 수 있도록 설치한다. 여기서 1초당 1,000장의 사진을 찍을 수 있도록 설정한다. (3) 절연테이프를 이용하여 실을 무늬를 새긴 고무에 부착시킨다. (1) (2) 5) 그림 2.10 설치된 실험장비 그림 2.11 절연테이프로 실을 부착한 고무 도르래를 수조의 윗부분에 고정한다. (5) 무늬를 새긴 고무 중 하나를 148 g의 추의 역할을 하는 고무와 절연 테이프를 이용하 여 고정한다. (6) 연결된 고무를 물속에 담그고, 실을 도르래에 올려준다. (4) 그림 2.13 설치된 무게추 고무 5) 고무를 물에 넣었을 때 물의 높이가 1 m 가 되도록 맞춰준다

20 ( 7 ) ( 8 ). ( 9 ),. (10) 2 cm 1 cm 0.2 cm. (11). (12), (5)~(11). 2.14

21 Ⅲ. 1. < 3.1> (cm) 6) (m/s) (m/s) 2.0~ ~ ~ ~ ~ < 3.2> (cm) (m/s) (m/s) 2.0~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

10 6 8 2.0~1.8 0.250 1.8~1.6 0.276 1.6~1.4 0.267 1.4~1.2 0.267 1.2~1.0 0.258 2.0~1.8 0.267 1.8~1.6 0.296 1.6~1.4 0.276 1.4~1.2 0.276 1.2~1.0 0.250 2.0~1.8 0.320 1.8~1.6 0.348 1.6~1.4 0.308 1.

22 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 무늬의배열에따른항력계수 교차 직선 등분 8 등분 10 등분 ,. 6). ( ) 장수

23 < 3.3> (cm) (m/s) (m/s) 2.0~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

2., 45., 45. 45., 45 90., 0 90. 90. < 3.4> (cm) (m/s) (m/s) 2.0~1.8 0.381 90 (U ) 1.8~1.6 0.381 1.6~1.4 0.400 1.4~1.2 0.400 1.2~1.0 0.348 0.382 0.0190 1.26 2.0~1.8 0.400 90 (V ) 1.8~1.6 0.400 1.6~1.4 0.400 1.4~1.2 0.381 1.2~1.0 0.364 0.

24 2., 45., , , < 3.4> (cm) (m/s) (m/s) 2.0~ (U ) 1.8~ ~ ~ ~ ~ (V ) 1.8~ ~ ~ ~ 리블렛의종류에따른향력계수 리블렛의종류에따른 향력계수 (U 자 ) 90(V 자 ) V U,. V, 0 U V,.., 40,000 U.

25 < 3.5> (cm) (m/s) (m/s) 2.0~ ~ (1 cm) 90 (3 cm) 90 (5 cm) 1.6~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 무늬사이의간격에따른 항력계수 무늬사이간격에 따른항력계수 cm., cm V., 0

26 8. 3 cm.. 3.5

27 Ⅳ. (1) %,, 55.6%. (2) %. (3) (4) 8,,. (5) U V,. (6),. (7). Ⅴ. 1),, NACA0012 PIV 2) %ED%95%99) 3) 4) 5) 6), Riblet 7), Riblet 8) 3 9),,