압축성 유체와 비압축성 유체에 대하여 기술하시오.

소개글

압축성 유체와 비압축성 유체에 대하여 기술하시오.에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목차

1. 서론

2. 본론

1) 압축성과 비압축성

2) 압축성 유체와 비압축성 유체

3) 압축성 흐름
3-1) 음속과 마하수
3-2) 마하파

4) 공기흐름의 법칙
4-1) 연속방정식
4-2) 베르누이의 정리
4-3) 베르누이 정리의 응용

3. 결론

본문내용

르누이의 정리와 연속방정식을 이용하여 유체의 속도를 측정하는 데 많이 이용된다. 정압을 측정하기 위해선 관이 벽면에 수직이 되도록 작은 구멍을 뚫어야 하는데, 이 작은 구멍을 정압공이라 한다.
U형 마노미터는 보통 지름이 작고 부드러운 관으로 연결한다. 유선에 평행하게 놓여 있는 관의 앞면 에 흐름에 수직하게 작은 구멍이 있고, 관의 옆면 에 수직하게 작은 구멍이 있어 흐르는 유체의 속도를 측정하는 장치를 피토정압관이라 한다. 피토정압관은 베르누이의 정리를 이용하여 흐름의 속도를 측정하는 장치이다. 관의 앞면 에 있는 작은 구멍에는 유체의 전압(정압+동압)이 작용하고, 옆면 에 있는 구멍에는 유체의 정압이 작용한다. 따라서, 구멍와 에서 얻은 압력의 차는 동압이 된다. 점 와 의 거리는 크지 않아 두 점의 정압은 같다고 볼 수 있다.
5-4) 압력 계수
항공기와 같이 속도 변화의 범위가 넓고 압력의 변화도 크며, 공기의 밀도도 크게 변화할 때는 항공기 주위의 압력 분포를 압력 계수로 나타내는 것이 편리하다. 압력 계수는 정압과 동압의 비로, 로 나타낸다.
여기서 는 밀도, 는 물체 주위의 정압이다. 날개 위의 정압을 측정하기 위해서는 날개 표면에 수직하게 정압공을 만들어야 한다. 여기에 마노미터를 연결하여 정압을 측정하고, 피토관 또는 피토정압관을 사용하면 상류의 압력과 동압을 측정할 수 있어 양력 계수를 실험적으로 결정할 수 있다. 날개골 주위의 압력과 속도를 각각 와 라 하고, 날개골 상류의 압력과 속도를 각각 와 라 할 때, 베르누이의 정리로부터 라는 식이 성립된다.
압력 계수는 속도의 비를 이용하여 으로 나타낼 수 있다.
비압축성 유체의 흐름에서는 정체점에서의 속도가 이므로 이 되고, 물체로부터 멀리 떨어진 상류의 속도는 이므로 이 된다. 베르누이의 정리에서 알 수 있듯이, 정상 흐름의 유체에서 속도가 증가하면 압력이 감소하고, 속도가 감소하면 압력이 증가한다. 비행기의 날개골에서 날개의 윗면에서는 속도가 증가하여 압력이 낮아지고, 날개의 아랫면에서는 속도가 감소하여 압력이 증가하는 현상이 발생한다. 이때, 날개골 윗면에서의 압력 계수는 대부분 음의 값이 되고, 아랫면에서는 양의 값을 가지게 된다. 그러면 아랫면에서 위로 작용하는 압력이 윗면에서 아래로 작용하는 힘보다 더 크게 되어 비행기가 공중으로 뜰 수 있는 양력이 발생된다.
3. 결론
모든 유체는 압축성을 가지지만 압력이 가해졌을 때 유체의 밀도 변화가 매우 작아 무시될 수 있는 유체를 비압축성 유체라고 한다. 대부분의 기체는 압축성 유체, 대부분의 액체는 비압축성 유체이다. 공기는 압축성 유체로 일반적으로 공기흐름이 100m/s 이하로 흐르면 밀도의 변화가 5% 이하로 나타나게 되는데 이러한 변화를 무시하여 비압축성 흐름이라고 한다. 공기흐름이 빨라져 밀도 변화를 무시할 수 없는 100m/s 이상의 공기흐름은 압축성 흐름이라고 한다. 공기흐름에는 베르누이의 법칙과 연속방정식이라는 공기흐름의 법칙이 있는데, 이를 응용한 피토정압관으로 항공기의 속도를 측정할 수 있다.

키워드

#유체역학,   #압축성,   #비압축성