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유체역학30

차원해석과 상사칙에 대해 오늘은 차원해석과 상사칙에 대해 조금 더 자세히 알아보겠다. 흐름의 물리적 현상을 해석하거나 유체 기기의 개발을 할 때, 관련되는 흐름을 이론적 또는 실험적인 방법에 의하여 조사할 필요가 있다. 이때 중요하게 나타나는 변수들을 무차원수로 조합하면 문제에서 제기되는 변수의 수를 줄일 수 있으며, 이 흐름과 상사인 모든 문제에 적용할 수 있는 결과를 얻을 수 있다. 이러한 문제는 일반적으로 유체역학적 이론에 기초하여 흐름의 지배방정식을 풀어서 해결한다. 그러나 공학적으로 요구되는 흐름은 대부분의 경우, 이론해를 얻기에 용이하지 않다. 따라서 모형시험에 의한 실험적 방법이 이용되어 왔다. 모형실험에서는 원형보다 작은 치수의 모형이 이용되며, 유속이나 유체의 물성치 등의 실험조건도 다른 것이 보통이다. 따라서 .. 2022. 8. 14.
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.
물체에 작용하는 압력항력 오늘은 물체에 작용하는 압력항력에 관하여 알아보자. 흐름 중에 놓인 물체 또는 정지 유체 중을 운동하는 물체에는 반드시 저항이 작용한다. 그중 주류 또는 물체의 진행 방향에 수직인 힘의 성분을 양력, 평행한 성분을 항력 또는 저항이라고 부른다. 물체가 유체로부터 받는 힘은 물체의 표면에 작용하는 응력의 적분 치이며, 응력은 표면에 수직인 압력과 접선방향의 전단응력으로 나눌 수 있다. 물체 표면의 전단응력을 물체 표면에 대하여 적분하여 얻는 힘을 마찰항력이라고 한다. 그러나, 물체에 발생하는 압력 차에 의한 흐름 방향의 성분을 물체 표면상에서 적분하여 얻은 힘을 압력항력이라고 한다. 이 압력항력은 물체의 형상과 전술한 박리에 의하여 달라지므로 형상항력이라고도 한다. 예를 들면, 흐름 중에 평판, 원주 또는.. 2022. 8. 12.
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.