유체역학 - 외부 비압축성 점성유동에 관한 요약정리

소개

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목차

1 경계층 개념
2 경계층 두께
3 압력구배가 0인 유동에 대한 운동량 적분장정식의 이용
4 압력구배가 0인 경계층 유동의 결과 요약
5 경계층 유동 내의 압력구배
6 PART B 잠겨 있는 물체 주위의 유체유동
7 항력
8 마찰항력 : 유동 방향에 평행한 평판 주위의 흐름
9 압력항력 : 유동 방향에 수직한 평판 주위의 유동
10 마찰항력과 압력항력 : 구와 원통 주위의 유동
11 물체의 유선형화
12 양력

본문내용

압력구배가 0인 경계층 유동의 결과 요약
- 운동량 적분방정식의 이용은 경계층의 발달을 예측하는 근사적인 기법이다. 이 방정식은 경계층이 발달하는 경향을 정확히 예측한다. 층류경계층의 매개변수들은 의 함수이며 난류경계층의 경우 의 함수이다. 벽면 전단응력은 층류경계층보다 난류경계층에서 훨씬 크게 나타났다. 이것은 난류경계층이 빠르게 발달하는 근본적인 이유이다.
운동량 적분방정식의 이용은 경계층의 일반적 거동을 파악할 수 있게 해 주는 효과적인 방법이라는 것을 실험적 결과와의 비교로부터 알 수 있다.

9-6 경계층 유동 내의 압력구배
-경계층 내의 유체입자들은 경계층이 발달함에 따라 발생하는 전단응력 때문에 속도가 감소한다. 평판유동을 제외하고 모든 물체에 나타나는 압력구배로 인한 영향을 고려할 것이다.

순압력구배 - 유동 방향을 따라 압력이 감소하는 것으로 순압력이라고도 부른다.
이유는 경계층 내의 마찰로 인한 유체입자달의 속도 감소를 이겨내기 때문이다. 이 압력구배는
x와 함께 자유유동속도 U가 증가할 때 발생한다. 순압력구배의 예는 노즐 내의 수축유동장에서 볼 수 있다.

역압력구배 – 유동방향을 따라 압력이 증가하는것으로 역압력이라고 부르는 이유는 경계층 내의 유체입자가 경계층 마찰만 있는 경우보다 훨씬 느리게 움직이기 때문이다. 역압력구배가 아주 커지면 경계층 내의 유체입자들은 사실상 움직이지 못하게 된다. 이러한 현상을 유동박리라 부르는데, 유동박리가 발생하면 유체입자들은 물체 표면에서 떨어져 나오도록 힘을 받게 되고, 결국 유동 난류가 되는 후류로 이어진다. 역압력구배의 예로서 디퓨저의 벽이 너무 빨리 확대되거나 익형의 영각이 너무 커질 때 생긴다.
평판 위의 유동에 대해 벽면 전단응력은 항상 이다. 따라서 이고 이다. 평판 위의 균일유동에서는 경계층이 층류든 난류든, 또 평판의 길이에 관계없이 유동은 절대 박리되지 않고 후류로도 발달하지 않는다.

참고자료

· 플루이드 메카닉스 책 참고