기계공학실험 | 풍동 실험

 

 

 

TIP

 

 

1. 외부 유동(풍동) 실험은 유체 중에 잠겨 있는 물체 둘레에서의 유동 양식 (익형, 실린더, 구 또는 평판 등을 지나는 유동), 물체에 작용하는 양력과 항력 ( 운동에 대한 저항), 그리고 유체가 물체의 둘레를 지날 때 그 속에서 발생하는 점성작용의 양식을 알아보고자 하는 실험이다. 
2. 예를 들어 비행기, 자동차 등이 움직일 때, 정적 지지물이 받는 저항 (건물이나 다리 등)은 공기로부터 직접적인 저항을 받게 된다.

 

 

 

실험 배경

건축물의 내풍 설계는 지금까지 내진 설계의 그늘에 가려 일부 건축물을 제외하고 설계자에게 거의 관심을 끌지 못했다. 그러나 최근 초고층 건물, 공항 관제탑, 관광타워 등 강도상의 안전성 확보는 물론, 거주성이라든지 사용성 등이 그 가치를 좌우하는 건축물이 급속하게 증가하기 시작하면서 관심의 유형에 변화가 생기기 시작했다. 이러한 변화로 구조 엔지니어뿐만 아니라 건축가들도 형상의 타당성을 검증하기 위해서 풍동실험에 관심을 나타내기 시작하고 있다.

 

이러한 건축물은 바람에 민감해서, 이전처럼 풍방향 풍하중에 대해서 그 내력적인 검증만으로 내풍 설계를 끝내면, 1년에 한 번 또는 수년에 한 번 불어오는 설계 풍속과 비교해 볼 때 상당히 낮은 풍속인 경우에도 예상치 못한 진동을 발생시키는 경우가 있다. 바람에 의한 진동은 지진의 경우와 달리 한번 발생하면 장시간 계속되기 때문에 거주자나 이용자에게 불쾌감을 주거나 업무나 행동에 지장을 주기도 한다.

 

이와 같은 현상이 현실적으로 확실해짐에 따라서 풍에 의한 건축물의 진동 혹은 그 제진에 관한 문제가 각광을 받게 되었다. 그래서 앞서와 같이 고층 건축물이 되면 거주성, 사용성의 문제만 아니라 강도상 안전성의 문제에 있어서도 풍외력에 대한 배려가 매우 중요하게 되었다. 그렇지만 이러한 내풍 설계는 용이하지 않다. 오히려 내진 설계에 비해서 취지가 매우 다르다. 예를 들면, 내풍 설계에서는 내진 설계와는 달리 표준풍이 되는 디지털 데이터를 작성해도 그다지 유효한 수단이 되지 않는다. 왜냐하면 건축물이 받는 풍력이 건축물의 형상에 강하게 의존하기 때문이다.

728x90

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) Main Power S/W를 ON 시킨 후 Start 버튼을 누른 후, Speed control 다이얼을 천천히 시계방향으로 돌려 200rpm으로 맞춘다. 이때 풍동에서 나오는 속도를 측정한다.

 

2)  날개의 각도를 각각 0°/15° 에서의 날개 각 부위의 압력을 Selection Box를 이용해 측정한다.

 

3)  Digital Manometer의 채널을 확인하고 위, 1～5, 아래 1～5, 정면 순으로 채널을 맞춰서 실험한다. 여기서 두개의 채널수가 부족해서 두 개의 채널을 바꿔 끼워주면서 실험한다.

 

4)  채널을 모두 맞춘 후에는 UP(녹색)과 DOWN(파란색) 버튼을 이용하여 채널을 맞추면서 값을 측정한다.

5)  OPEN TYPE WIND TUNNEL의 SPEED CONTROL 다이얼을 400rpm, 60rpm으로 바꿔가며 실험을 계속한다.

 

 

[기계공학실험]풍동 실험 레포트