유체역학 기초 이론 및 문제

소개글

유체역학 기초 이론 및 문제에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 유체의 정의

2. 차원과 단위(Dimensions and Units)
[1] 차원(Dimensions)
[2] 단위(units)
[3] 주요 물리량의 단위

3. 유체의 압축성과 점성
[1] 압축성(compressibility)
[2] 점성(Viscosity)

본문내용

전단력 F는 다음의 관계가 있다.
여기서 단위면적당 전단력 를 전단응력(sheaf stress) 로 표시하고, 비례상수 를 도입하여 표시하면
다음과 같다.
위 식에서 비례상수 를 점성계수라 하며, 유체의 종류에 따라서 일정한 온도와 압력하에서는 일정한
값을 갖는다. 또한 를 속도구배라 한다.
유체 운동학적 측면에서는 단위 폭인 미소체적 인 유체입자에 전단응력이 작용하면 만큼 떨어진
유체층 사이의 속도차가 일 때 dt 시간 동안 운동한 거리차는 이며, 이때 각 변형을 라 하면
이다. 따라서 다음과 같이 표시할 수 있다.
여기서 를 각 변형률(rate of angular strain)이라 한다.
이 식은 유체층에 작용하는 전단응력은 점성계수와 속도구배(각 변형률)에 비례한다는 것을 나타내며, 이
관계를 뉴톤의 점성법칙이라 한다. 또 단위 밀도당 점성계수를 동점성게수라 하며 로 표시한다.
즉 동점성계수 는 로 표시된다.
(3) 점성계수의 차원과 단위
뉴톤의 점성법칙에서 점성계수 는 이므로 의 차원은 FLT계에서
이고,
MLT계에서는 이므로
이다. 따라서 점성계수 의 단위는 공학단위계에서는
이다.
SI 단위계에서는
이고,
CGS단위계에서는
이다. 또한 점성계수의 단위로 P(Poese)를 사용하기도 하며 다음
의 관계가 있다.
동점성계수 의 차원은
이며,
의 단위는
혹은 이다.
또한 동점성계수의 단위로 St(stokes)를 사용하기도 하며 다음의 관계가 있다.
[예제 9] 어떤 기름의 동점성계수가 1.5 스톡스이고 비중량이 0.00085이다. 점성계수는 얼마인가?
해설)
[예제 10] 비중이 0.9인 기름의 점성 계수가 0.005 이다. 이 기름의 동점성계수는 몇 스톡스
인가?
해설)
[예제 11] 간격 10mm인 평행한 두 평판사이에 점성계수 20Poise인 기름이 차있으며, 두 평판사이의 상대
속도는 5m/s이다. 한 평판의 단위 면적당 작용하는 전단응력은 몇인가?
해설)
뉴톤의 점성법칙에서 전단응력 는
[예제 12] 기름이 수평한 평면벽을 의 속도분포로 층을 이루어 흐를 때, 벽면에 작용
하는 전단응력은 몇 인가? 단, 기름의 점성계수 이고 y는 벽면으로부터 잰
수직거리이다.
해설)
뉴톤의 점성법칙에서
[예제 13] 6C인 가스 4kgf, 이 체적이 0.38인 용기에 가득차 있을 때, 가스의 압력은? (단,
가스의 기체상수는 19.27 m/k로 함)
해설) 상태 방정식에서

키워드

유체역학,   유체역학 기초,   유체,   점성