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유체역학27

난류에 대해 알아보자. 오늘은 난류에 대해서 알아보는 시간을 가져보자. 난류는 유체 유동 내에서 질서가 없고 비정상적인 유동을 가지는 경우를 말한다. 난류 유동에서는 확산이 낮으며, 모멘텀 대류가 높게 나타나며, 속도 및 압력이 공간 및 시간에 대해서 변화하는 특성을 가지고 있다. 난류가 아닌 유동은 층류와 천이 영역이 있다. 난류를 알기 쉬운 예로 일상생활에서 확인해보면, 대표적으로 수도꼭지에서 분사되는 물을 예로 들 수 있다. 수돗물은 유량이 적을 때는 똑바로 직선으로 분사되지만, 스위치를 크게 틀면 물의 흐름이 흐트러지면서 분사된다. 이때 전자가 층류, 후자가 난류이다. 생활에서 볼 수 있는 공기나 물의 유동은 거의 모두가 난류일 뿐만 아니라, 난류에서는 물질이나 열의 확산 효과가 매우 강하기 때문에 공학적으로도 매우 중.. 2022. 8. 13.
상사칙이란? 오늘은 유체역학 내에서도 중요한 개념인 상사칙에 관하여 알아보도록 하겠다. 흐름의 현상이 관계되는 여러 가지 기계를 개발하는 경우, 모형시험이 중요한 역할을 한다. 예를 들면 항공기, 자동차, 선박 등의 설계에서 원형의 치수를 축소해 상사형인 모형을 이용하여 풍동이나 수조에서 실험하고, 그 결과로부터 원형의 성능을 예측, 평가한다. 또한, 펌프, 수차, 압축기 등의 유체기계에서는 상사칙에 의하여 치수나 회전수가 다른 2개의 상사형 기계의 성능환산이 가능하다. 이처럼 모형 시험이나 상사칙은 두 가지 흐름의 현상을 관련지어, 한쪽으로부터 다른 쪽의 추정을 하는 것이다. 따라서 모형과 원형의 형상이 기하학적으로 상사임과 아울러 유동에 관한 운동학적 상사 및 힘에 관한 역학적 상사의 조건이 필요하며, 이들 3가.. 2022. 8. 11.
경계층의 개념 오늘은 유체역학 내의 경계층의 개념에 대해 알아보자. 흐름 속에 물체가 놓여있을 때 물체로부터 어느 정도 떨어진 위치에서의 유속은 물체의 영향을 거의 받지 않아 비점성 유동에 가까운 흐름이라고 할 수 있다. 그러나 물체의 아주 가까운 위치에서의 유동을 상세히 관찰해보면, 물체 표면상에서는 속도가 0이지만 조금 벗어난 위치에서는 비점성 유동에 가까운 큰 유속이 되므로, 물체의 근처에서는 속도구배가 크게 나타난다. 이처럼 속도 구배가 큰 영역을 경계층이라고 하며, 그 외측의 흐름 영역을 주류 또는 자유 흐름이라고 한다. 이처럼 물체 주위의 흐름을 두 영역으로 나누어, 경계층의 흐름에는 점성유동의 이론을, 경계층 밖의 흐름에는 비점성 유동의 이론을 적용하면 된다. 유속의 흐름 속에 평판이 흐름 방향으로 놓여 .. 2022. 8. 10.
양력 오늘은 양력에 관해 알아보겠다. 양력(lift)은 물체의 주위에 유체가 흐를 때 물체의 표면에서 유체의 흐름에 대하여 수직 방향으로 발생하는 역학적 힘이다. 일반적인 유체 내에서 움직이는 모든 물체는 어떠한 방향의 항력을 받고 있으며, 물체의 형상이 비대칭일 경우에는 유체의 흐름에 수직하는 양력을 받게 된다. 고정익기의 날개 단면을 익형이라고 하는데, 익형으로 된 날개는 항력보다 훨씬 큰 양력을 발생시킨다. 물체의 모양이 익형이 아니더라도 양력이 발생하지만, 발생한 양력에 비해 항력이 훨씬 커서 항력 지수가 높게 나타나고, 결국 양력의 작용은 미미한 수준에 그치게 된다. 익형은 양력의 발생을 극대화하기 위해 특별히 고안된 형상으로서 양력 이외에도 항력, 추력, 중력이 작용한다. 고정익기의 날개뿐만 아니라.. 2022. 8. 8.
표면장력 오늘은 유체역학에서 기본인 표면장력에 대해서 알아보는 시간을 갖겠다. 표면장력(surface tension)은 액체의 표면이 스스로 수축하여 되도록 작은 면적을 취하려는 힘의 성질을 뜻한다. 가장 쉬운 예를 들면, 소금쟁이와 같은 곤충이 물 위에 걸을 수 있는 것도 이 속성에서 비롯된다. 또 다른 예를 말하자면, 바늘 등의 금속 물질, 포일 조각, 면도 칼날과 같은 조그마한 물체들이 물 표면 위에 뜨는 것을 들 수 있다. 이는 모세관 현상과 밀접한 관계가 있다. 분자 사이에 작용하는 힘에 따라 분자가 서로 응축하려고 하면서 모이고, 이러한 결과 표면적이 적은 원 모양이 되려고 한다. 물방울이나 비눗방울이 둥근 것도 표면장력의 원리에 따른 것이라고 볼 수 있다. 표 표면장력은 온도가 오르면 낮아지는 특성을.. 2022. 8. 6.
공동현상에 대해 알아보자. 오늘은 유체역학에서 공동현상에 관하여 알아보자. 공동현상 또는 캐비테이션(cavitation)은 유체의 속도에 의한 압력변화로, 유체 내에서 공동이 생기는 현상을 말한다. 공동현상은 빠른 속도로 액체가 운동하고 있을 때, 액체의 압력이 증기압 이하로 낮아져서 액체 내에 기포가 발생하는 현상을 뜻한다. 기포가 벽에 부딪히면 소음이나 부식 등이 나타나므로 공동현상을 최대한 피하도록 설계하는 것이 중요하다. 공동현상이란 문자 그대로 이해하면 물속에 빈공간(공동, cavity)이 생긴다는 뜻이다. 이렇게 부르는 것은 물과 수증기의 밀도의 비가 약 1000:1인 것을 감안할 때 공동의 내부는 역학적 관점에서 상대적으로 빈곳이라고 부를 수 있기 때문이다. 프로펠러를 예를 들어 설명하면, 압력이 낮아지면서 공기 방울.. 2022. 8. 2.

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