Fluid Flow   유체 흐름, 유체 유동

(2017-11-16)

유동 (流動), 유동 유체, Laminar Flow, 층류, Turbulent Flow, 난류, Compressible Fluid, 압축성 유동, 압축성 유체

1. 유체 흐름, 유동(流動)  (Fluid Flow)운동 중인 유체의 거동

  ㅇ [참고사항]
     - 유체 흐름의 성질을 나타내는 물성 : 밀도, 압력, 온도, 속도(유속) 등
     - 유체 흐름의 장(Field) 표현 ☞ 유동장(속도장 등), 유동 기술법 참조


2. 유동의 특성에 따른 분류

  ㅇ 질서 
     - 층류 (Laminar Flow)
        . 질서정연한 상태로 인접 유체 층을 형성하며 흐름
     - 난류 (Turbulent Flow)
        . 유체 입자가 서로 섞이거나 진동하는 무질서하고 불규칙한 흐름

  ㅇ 움직임 (흐르는지 여부)
     - 유동 유체 : 움직이고 있는 유체
        . 위치에 따라 물성값이 변화됨
     - 정지 유체 : 정지해 있는 유체
        . 수평응력(전단응력)이 존재하지 않음
        . 표면력(접촉력)이 오직 수직응력에 만 존재
 
  ㅇ 정상성 (시간에 따라 달라지는지 여부)
     - 정상 흐름 (Steady Flow)
        . 한 점에서 볼 때 유체 흐름 성질이 시간적으로 변하지 않음
        . 기초적인 유체 해석 대부분이 정상흐름에 국한됨
        . 속도,압력,밀도 등의 물리량시간에 관계없이 일정하게 유지되는 유동 특성
     - 비 정상 흐름 (Non-steady Flow)
        . 한 점에서 볼 때 유체 흐름 성질이 시간적으로 변함
        . 시간에 따라 변화하는 유동 특성

     * 例) 만일, 유체 입자가 어떤 유동 경로를 따라 이동하면,
        . 비정상 유동
           .. 속도,압력 등의 물리량시간 함수로써 변화 하게되나,
        . 정상 유동
           .. 하나의 고정점에서 볼 때 이와같은 유동 물리량시간에 따라 변화 않음

  ㅇ 균일성 (위치에 따라 달라지는지 여부)
     - 균일 유동 (Uniform Flow)
        . 위치에 의존하지 않는 유동
     - 비균일 유동 (Nonuniform Flow)
        . 위치에 따라 달라지는 유동

  ㅇ 점성(Viscosity) 여부
     - 점성 유동 (Viscous Flow)
        . 점성 영향을 고려해야 하는 유동
     - 비점성 유동 (Nonviscous,Inviscid,Frctionless Flow)
        . 전단응력이 무시되는 유동, 에너지 손실이 없는 흐름

  ㅇ 압축성(Compression) 여부 : 주로, 유체 유동의 빠르기에 관련됨
     - 압축성 유체 (Compressible Fluid)
        . 외력이 가해지면 부피,밀도,온도 등이 크게 변하는 유체 (例, 기체 등) 
     - 비 압축성 유체 (Incompressible Fluid)
        . 외력이 가해져도 부피,밀도,온도 등이 별로 변하지 않는 유체 (例, 액체 등)



3. 압축성, 비압축성 유동 비교

  ㅇ 압축성 유체 (Compressible Fluid)
     - 외력이 가해지면 부피,밀도,온도 등이 크게 변하는 유체
        . 例) 대부분의 기체 유동의 경우
     - 빠른 기체 유동에서 운동에너지의 급격한 변화는 열에너지로 변환되고,
       이로인해 기체밀도,압력이 크게 변화하게 됨
        . 즉, 유동으로 인해 현저한 밀도 변화가 있을 수 있음
     - 유체 속도음속과 비슷해질 수 있는 유동

  ㅇ 비 압축성 유체 (Incompressible Fluid)
     - 외력이 가해져도 부피,밀도,온도 등이 별로 변하지 않는 유체
        . 例) 대부분의 액체 유동의 경우
        . 통상, 유동에 의한 밀도 변화가 3% 이내
     - 유체 속도음속에 비해 매우 저속인 유동
        .  Ma = V/a ≪ 1 (Ma : 마하수, V : 유동 속도, a : 음속)
        . 통상, 마하수 0.3 정도 또는 그 이하
     - 例) 대부분의 경량 소형 항공기(프로펠러), 파이프 내 유동, 배의 운동, 
           풍력 발전기 등의 해석이 이와 관련됨


[유동 유체] 1. 유체 흐름 2. 유동 표현/기술법 3. 이동 현상 4. 확산 현상 5. 연속방정식 6. 유동장(속도장 등) 7. 가속도장
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