유체역학 관련 적용사례

소개

지구의 생성 이후 계속되는 공기와 물의 순환, 태어날 때부터 주어진 인체 순환기 계통의공기와 혈액의 유동, 그리고 인류가 개발하고 발전시켜온 모든 기계장치에서 유체의 유동은 우리 인류생활의 근원을 이루고 있기 때문에 유체역학은 계속 발전되고 연구되어야 하는 필수적인 분야이다. 생활 속에서 유체역학적 지식의 활용 사례를 조사해 보았다.

목차

1. 서론

2. 관련용어 및 이론

3. 유체역학의 적용사례

4. 적용사례의 문제풀이

5. 결론

본문내용

2. 관련 용어 및 이론

1) 베르누이 방정식

베르누이는 밀도가 일정한 유체를 이용한 실험으로부터 다음과 같은 관계식이 성립한다 는 사실을 입증하였다.

이 식에서 각 항의 단위를 살펴보면 (N·m)/N 라는 것을 알 수 있다. 이 단위는 물리적으 로 유체의 단위 중량(N)당 에너지(N·m)를 의미한다.

2) 경계층 이론

물체 표면에 인접한 경계층이라 부르는 얇은 영역에서만 점성의 영향은 중요하며 경계층 밖의 영역에서는 점성의 영향을 무 시할 수 있으며 비점성 유동으로 취급할 수 있다는 이론으로서, 공기가 에어포일 주위를 높은 Reynolds 수인 상태로 흐를 때 상류의 균일한 자유흐름은 정체점에서 위와 아래로 갈라져서 물체 주위를 따라 흐른다. 공기는 연속체이므로 물체 표면에서 비활조건을 만 족하며 공기의 속도는 물체 표면의 속도와 같게 된다. 이때 점성의 영향이 지배적으로 <그림1. 에어포일 주위의 점성유동에 의한 경계층>
작용하는 경계층이 물체의 윗면과 아랫면에
형성된다. 경계층은 에어포일의 앞전에서부터 발생되며 앞전 부근에 발생되는 경계층 속의 유동은 층류이다. 층류경계층은 자유흐름상태, 표면조도, 압력구배의 영향을 받으며 정체점으로부터 어느 정도 떨어진 곳에서 천이 경계층으로 변화된다. 천이경계층으로 변화된 이후 곧 경계층은 난류 경계층으로 변한다. 난류경계층의 두께는 층류경계층보다 훨씬 급격히 성장한다. 경계층 밖의 유선이 에어포일에서 멀어지는 쪽으로 변위되는 현상은 에어포일 표면에 발생된 경계층의 두께가 두꺼워지기 때문이다. 에어포일의 뒷부분으로 유동이 진행되면서 압력이 점차 증가하는 역압력구배 현상이 일어나고 유동이 더욱 하류 쪽으로 진행되면서 유동의 박리 현상이 발생된다. 유동의 박리현상은 경계층이 물체에 붙어 있지 못하고 물체로부터 떨어져 나가는 현상이다. 경계층이 물체 표면으로 떨어지는 박리 점 하류에서는 점성후류를 형성한다.

참고자료

· 없음