공학 기초 실험 -내부유동과 외부유동 예비레포트

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본문내용

ds 수는 점성력에 대한 관성력의 비를 나타낸다. 점성의 영향이 전혀 없을 때 ( =0) Re 수는 무한대가 된다. 이에 반하여 관성의 영향이 없을 때, 질량이 무시되거나 p=0알 때 Re수는 0 이 된다. 물체를 지나는 유동의 특성은 Re>>1 또는 Re<<1에 RE <<1 에 따라 매우 다르다.
< 그림 > 유동과 평행한 평판을 지나는 정상, 점성유동의 특성
(a) 낮은 Reynolds 수 유동 (b) 중간 정도의 Reynolds 수 유동 (c) 큰 Reynolds 수 유동
원형실린더를 지나는 낮은 Reynolds 수 (Re=U D/v<1)의 유동에서는 원형실린더의 존재와 이에 따라 점성의 영향이 나타나는 유동장영역이 넓다. Reynolds 수가 증가할수록 실린더의 앞부분에서 점성의 영향이 나타나는 영역은 점점 더 작아져서, 점성영역은 실린더 앞의 짧은 거리내로 국한된다. 점성의 영향은 하류로 이동되고 유동은 대칭성을 잃는다. 외부유동의 또 다른 중요한 특성은 아래 그림과 같이 유동이 박리점(separation location)에서 물체로부터 떨어져나가는 점이다. Reynolds 수의 증가와 함께, 관성의 영향은 점점 더 커지고 박리점이라 부르는 곳에서, 유체의 관성은 더 이상 물체 뒤쪽의 곡률진 실린더 표면을 따라가지 못하게 된다. 그 결과로 실린더 뒤쪽에서는 유체의 일부가 상류유동방향과 반대로 흐르는 박리거품(separation bubble) 이 생긴다.
<그림> 원형실린더 주위의 정상, 점성유동의 특성
(a) 낮은 Reynolds 수 유동
(b) 중간 정도의 Reynolds 수 유동
(c) 큰 Reynolds 수 유동
훨씬 더 큰 Reynolds 수에서는, 점성의 영향을 받는 면적이 하류로 더 밀려가서 실린더 앞부분에는 얇은 경계층( 《D)만이 형성되고, 불규칙하고 비정상(난류)인 후류영역이 실린더 하류로 멀리 확장된다. 경계층과 후류영역 바깥쪽의 유체는 비점성인 것처럼 흐른다. 물론 유체의 점성은 전유동장을 통해서 같다. 점성의 영향이 있느냐, 없느냐 하는 것은 유동장의 영역에 따라 다르다. 경계층과 후류영역에서의 속도구배는 유동장의 나머지 부분에서보다 훨씬 크다. 전단응력은 유체점성계수와 속도구배의 곱이므로 점성의 영향이 있는 영역은 경계층과 후류영역내로 한정된다. 표면 부근에서는 유체의 속도가 평판 상의 u=0에서 상류속도 u=U로 변하는 영역인 두께 의 얇은 경계층이 형성된다.

키워드

내부유동 ,   외부유동 ,   공학,   기초,   실험