점성에대한 reporting

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점성에대한 reporting에 대한 보고서 자료입니다.

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본문내용

하기도 한다.-유명한 카르만 와류열(Karman Vortex Street).
Re=140일 때의 실린더 뒤에 와류가 떨어져 나가(vortex shedding)으로 생성된 카르만 와류열(Karman Vortex Street
Re=300,000이상의 큰 Re수에서는 층류경계층은 떨어져 나가기 전에 난류경계층으로 천이되고, 실린더의 좀 더 뒤에서 떨어져 나가게 된다. 이와 같이 난류가 층류보다 좀 더 박리에 잘 견딘다. 이것은 구형의 물체에서도 마찬가지인데, 아래 그림은 구에서 난류경계층이 층류경계층보다 훨씬 구의 뒤에서 박리되는 것을 알 수 있다. 골프공 표면이 울퉁불퉁하게 만든 것은 이러한 이유 때문이다. 즉, 표면이 거칠어지면 골프공 표면의 경계층이 교란되어 매끈할 때보다 난류로의 천이가 일찍 일어나게 된다. 이렇게 난류를 유발하여 박리되는 지점이 골프공의 뒤쪽으로 밀리면 그만큼 공기의 저항을 적게 받게된다. 소위 항력(drag force)이라 부르는 이러한 유체 속에서의 물체의 진행을 방해하는 저항은 박리로 인한 후류영역이 넓을수록 증가한다(아래 그림과 같이 층류가 박리된 후 발생하는 후류영역이 난류보다 더 넓어 저항을 많이 받는다).
난류경계층이 층류경계층보다 경계층 박리에 더 잘 견디어 구의 뒤쪽에서 박리된다.
골프공 표면이 울퉁불퉁한 비밀
야구공의 변화구도 경계층의 성질을 적절히 이용한 좋은 예이다. 기본적으로는 '비점성유체역학'에서 다루었던 바와 같이 야구공의 회전이 공의 양 측면의 압력차이를 일으킨다. 그러나 야구공의 굵은 실밥은 투수들이 공에 회전을 쉽게 줄 수 있게 할 뿐만 아니라, 경계층의 박리를 조절하여 비대칭적으로 일어나게 하는 역할을 한다. 따라서 공을 쥐는 실밥의 방향에 따라 같은 회전을 주더라도 공은 커브가 될 수도 슬라이더가 될 수도 있는 것이다.
야구공의 실밥은 경계층의 박리를 조절하여 비대칭적인 유동의 흐름을 만든다
비행기 날개나 가스터빈과 같은 터보기계에 쓰이는 익형(翼型; aerofoil)의 해석 및 설계의 경우 경계층은 매우 민감한 문제로 떠오른다. 익형의 공기저항과 양력(揚力; lift force; 날개를 부양시키는 힘)은 경계층의 양상에 따라 전혀 달라지기 때문이다. 실제 문제에 있어서 비점성유체역학에서 시작된 이론적 익형이론은 점성 경계층을 고려한 수정이나 실험에 의해 보완되어야 한다. 특히 공기의 흐름과 익형이 이루는 각도(영각이라고 한다)가 아래 그림과 같이 상당히 큰 경우 경계층 박리 영역이 넓은 영역을 차지하게 되고, 두 번째 그림처럼 실속(stalling, 큰 항력으로 양력을 발생하지 못하는 상황) 상태에 이르게 된다. 가시적으로도 명확한 이와 같은 현상을 비점성유동 해석으로는 설명할 수 없다.
넓은 경계층의 박리영역을 가지는 익형
점성유체역학은 이외에도 자동차 차체의 에어로다이나믹 설계, 터보기계의 해석 및 설계 등 많은 분야에 응용되고 있으며, 근대 유체역학에서 유동에 대한 이론적 해석과 실제 사이의 차이를 좁히는데 주도적인 역할을 해오고 있다.
자동차를 지나는 유동

키워드

유체,   점성,   플라스틱,   물성,   viscocity