유체역학

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유체역학에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1장 유체의 성질
1.2 유체의 정의
1.3 차원과 단위
1.4 점성(viscosity)
1.5 밀도, 비체적, 비중량
1.6 온도
1.7 압력과 완전기체(perfect gas)
1.8 체적탄성계수(bulk modulus elasticity)
1.9 증기압(vapour pressure)
1.10 표면장력(surface tension)

본문내용

me):
v_s =1/ rho
, 밀도의 역수로서 단위질량의 유체가 차지하는 체적.
ㆍ비중량(specific weight):
gamma = rho g
, 단위 부피당의 무게(중력에 의존하므로 위치에 따라
바귐)
ㆍ비중(specific gravity): S로 표기, 한 물질의 무게와 표준조건에서 같은 부피의 물의
무게와의 비.
1.6 온도
ㆍ체적이 V인 유체의 열 함유량:
Q_H =rho c_p T TRIANGLE V
,
c_p
: 정압비열(1도의 온도를 올리기 위하여 단위질량의 유체에 가하는 열량, 즉 열용량),
T는 절대온도. SI단위에서는 joule(J), US 중력계에서는 British thermal unit(Btu).
4187J의 열은 1kg의 물을 1K만큼 올리고, 1 Btu 열은 1
lb_m
의 물을 1.F만큼 올린다.
ㆍ절대온도 Kelvin(K), 영국에서는 Rankine(.R):
DEG R=(DEGF) + 460, K=(DEGC)+273
DEGF= { 9} over {5 }(DEGC)+32, DEGC= { 5} over {9 }(DEGF-32)
ㆍ유체의 엔탈피:
h=u^** +p/rho
,
u^**
는 내부에너지. 열역학에서 사용
1.7 압력과 완전기체(perfect gas)
ㆍ압력: 평면에 작용하는 수직력을 면적으로 나눈 값. 유체는 압축력에 견디나 인장력에
약함.
ㆍp: Passcal(Pa)=
N/m^2
, psf=
lb/ft^2
, psi=
lb/i n^2
ㆍ1기압(atm)=101.3 KPa (북위 40도 해수면의 높이에서 기준)
ㆍ압력은 액주의 등가높이로 표시, 즉
p=gammah
, h는 물의 높이
ㆍ완전기체란 다음의 법칙을 만족하고 일정비열을 갖는 물질:
pv_s =RT ~~~혹은 ~~p=rhoRT
v_s
: 비체적, R: 기체상수, T: 절대온도
ㆍ완전기체는 점성을 가지며(따라서 전단력이 발생), 위 식을 따르는 압축성을 가짐.
ㆍ이상유체는 비점성, 비압축성임.
1.8 체적탄성계수(bulk modulus elasticity)
ㆍ 액체의 압축성으로서 단위체적의 액체에 작용하는 압력이 dp만큼 증가하면 부피는 -dV만큼 감소한다. 비 -dp/dV를 체적탄성계수(K)라 함.
ㆍ 임의 부티 V인 액체는
K=- { dp} over {dV/V }
ㆍ 물은 공기에 비해 압축성이 작아 비압축성으로 분류할 수 있다.
1.9 증기압(vapour pressure)
ㆍ액체표면으로부터 분자가 이탈하여(즉 증발), 액체표면 상부공간 속에서 분압 즉 증기압을
형성.
ㆍ상부공간의 압력(총압)이 액체의 증기압과 같아질 때 비등이 발생.
ㆍ20도에서 물의 증기압 2.451 kPa, 수은은 0.173 Pa
ㆍ압력을 낮추면 물은 상온에서도 비등이 발생 (높은 산에서의 물은 낮은 온도에서 끓음)
ㆍ공동(cavitation): 압력이 매우 낮아 주변의 증기압과 같거나 그 이하가 되면, 액체가 순간적으로 기체로 변하는 현상. 증기공동이 급격히 팽창했다가 압력이 증기압이상인 영역으로 흘러 들어가면 공동이 붕괴(폭팔)함. 이는 소음 및 부식의 원인이므로 프로펠러, 펌프 및 터빈에서 중요함.
1.10 표면장력(surface tension)
ㆍ액체와 기체 또는 혼합될 수 없는 두 액체의 사이의 경계면에는 표면 아래에 있는 액체의 분자인력 때문에 액체표면(밀도가 큰 액체)에 막 또는 특수한 층이 형성된다.
ㆍ이러한 막의 형성은 단위 면적당의 표면에너지(surface energy)에 기인함.
ㆍ표면장력은 막을 형성하는 데 필요한 단위길이당 당기는 힘(평형상태에서 막의 단위 면적당의 표면에너지)
ㆍ물의 표면장력: 0.074N/m at 20 C, 0.059N/m 100 C.
ㆍ반지름 r인 작은 구형 물방울(spherical droplet)의 표면 장력
p pi r^2 =2 pi r sigma ~~ 또는 ~~ p= { 2 sigma} over {r }
ㆍ반지름 r인 원통형 제트(jet) 표면장력:
2rp=2 sigma~~또는~~ p= { sigma} over {r }
ㆍ위 두식에서 반지름이 작을수록 압력이 증가함을 알 수 있다.
ㆍ모세관 현상: 표면장력과 액체의 응집력에 대한 액체와 고체사이의 부착력의 상대적 크기 때문에 발생. 작은 수직관의 일부가 액체에 잠겨 있으면, 고체와 친화가 잘 되는 액체의 부착력은 액체 자신의 응집력보다 커서 상승하고, 반대의 경우는 하강함. ( 그림 1.6 참조)
그림 원형 유리관에서의 모세관 현상

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유체,   유체역학,   역학,   공학,   수리학,   유체운동