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유체역학30

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.
브라운 운동이란?? 브라운 운동(Brownian motion)은 액체나 기체 속에서 미소입자들이 불규칙하게 운동하는 현상으로, 스코틀랜드의 식물학인 로버트 브라운(Robert Brown)이 발견하였다. 로버트 브라운은 식물의 수정과정을 연구하기 위해 물에 띄운 꽃가루 입자를 관찰하던 중, 꽃가루 입자가 물위를 끊임없이 불규칙적으로 운동하는 현상을 관찰하게 된다. 이러한 현상은 브라운 이전에 다른 사람들에 의해서도 관찰된 현상이었으나 실제로 연구를 한사람은 브라운이 최초였다. 이전에는 이러한 운동을 하는 입자들을 스스로 액체 속에서 운동하는 살아있는 생명체인 ‘극미동물(anialcules)'로 생각해왔다. 하지만 브라운이 곱게 갈아낸 무기물, 유리, 금속, 바위 등을 액체에 뿌려 관찰한 결과 꽃가루와 똑같은 불규칙 운동을 한.. 2022. 7. 22.
레이놀즈 수란 무엇일까? 저번 시간에는 유체역학에서의 가장 기초가 되는 파스칼의 원리, 베르누이 방정식에 관해서 알아보는 시간이었다. 오늘은 유체역학에서 가장 많이 쓰이는 개념인 레이놀즈수에 관해서 알아보겠다. 레이놀즈수(Reynolds number)는 간단하게는 유체가 흐르는 데에 있어, 층류와 난류를 구분하는 척도가 되는 무차원수라고 이해하면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 조금 더 상세히 들여다보면, 관성과 점성에 관한 비로소 결정된 유동 조건 내에서 앞서 말한 두 종류의 힘의 관계를 정량적으로 나타낸 무차원 수이다. 레이놀즈수는 유동이 층류 또는 난류인지 판단하게 해주는 무차원수로써, 층류가 지배적일 때에는 레이놀즈수가 낮게 나타나고, 유동이 안정적이며, 평이하게 나타난다. 하지만, 난류는 점성에 의하기 보다는 관성이 지배.. 2022. 7. 22.
파스칼의 원리 및 베르누이의 법칙 이번 글에서는 유체역학에서 기본이 되는 파스칼의 원리 및 베르누이 법칙에 대해서 알아보도록 하겠다. 1. 파스칼의 원리 먼저 파스칼의 원리는 프랑스 수학자인 블레즈 파스칼에 의해 정리가 되었다. 밀폐된 공간 속에서 비압축성 유체의 특정 부분에서 가해지는 압력의 변화가 유체의 다른 부분에 그 힘 그대로 전달된다는 것이 기본 원리이다. 조금 더 파고들면, 파스칼의 원리라는 것은 밀폐된 공간에 저장된 액체가 점성과 압축성을 완전히 무시한 액체(비압축성 액체)면, 그 액체의 압력분포는 서로 동일하게 나타나게 된다. 또한, 액체의 특정 부분에 가해지는 힘(압력)은 그 크기와 관계없이 액체의 모든 부분에 골고루 전파된다는 정의를 가지고 있는 법칙을 뜻한다. 이 파스칼의 원리가 가장 많이 사용되는 장비는 피스톤으로,.. 2022. 7. 21.
유체란? 유체는 고체에 비해 모양이 일정하지 않다. 따라서, 모양이 쉽게 변하고, 자유성이 뛰어나, 쉽게 흐를 수 있는 것을 총칭한다. 그에 따라, 액체, 기체 및 플라즈마가 유체에 속한다. 그런 유체의 흐름 및 특성에 관하여 연구하는 학문이 유체역학이다. 유체는 점성에 따라 크게 두 가지로 나뉘는데, 뉴턴 유체와 비 뉴턴 유체이다. 뉴턴 유체는 아이작 뉴턴의 이름을 딴 용어로써, 전단변형률과 전단응력과의 관계는 선형적인 관계를 가지고 있으며, 그 관계 곡선이 원점을 지나는 유체를 말하는 것이다. 그와 관련된 비례 상수가 점성 계수이다. 비 뉴턴 유체는 일정한 점도를 따르지 않는, 다시 말해, 뉴턴의 점성 법칙 및 응력에 무관한 유체를 뜻한다. 비 뉴턴 유체에서의 점도는 힘이 강도에 따라서 더 액체 또는 더 고체.. 2022. 7. 21.

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