Viscosity   점성, 점도

1. 점성 (Viscosity)

  ㅇ 유체에 내재된 점착성
     - 유체 요소들이 부분적으로 달라붙는 성질
        . 점성은 유체가 물체 또는 층류 경계에 달라붙게 만듬

  ㅇ 유체 운동에 대항하는 저항성
     - 유체 변형 속도에 저항하는 성질

  ㅇ (영향)
     - 관로 등에서, 유체 유동이 점성과 관련되어, 에너지 손실을 초래
     * 유체의 점성은, 유체 유동의 거의 모든 측면에서 지배적 역할을 함

  ※ [참고]
     - 고체일 경우에는, 점성이라 아니하고, 크리프 (Creep : 고체의 변형,늘어짐) 등으로 표현함
     - 유체 점성에 의한 마찰력이, 비행 관련 힘인 (항력, 양력)을 일으킴


2. 점도, 점성도, 점성계수, 점성률 (Viscosity)

  ㅇ 유체 흐름에 대해 저항하는 정도를 나타내는 정량적인 수치
     - 접선방향의 힘(전단응력)에 대한 저항 척도
        . 점착성(stickness)의 척도
           .. 유체가 점성이 클수록 점도 및 저항도가 커짐

      


3. 점성 계수, 전단 응력 간의 법칙  =  뉴턴의 점성 법칙 (마찰 법칙)

  ㅇ 뉴턴의 점성 법칙  :  (유체 층들 간의 마찰 법칙)
     - 유체의 층 흐름에서, `이웃하는 층 들 간에 작용하는 마찰력(전단응력)`의 세기를 설명함
        . "유체 층 간에 작용하는 마찰적 힘은, 층 표면과 그 이웃 층에 대한 속도 기울기에 비례함"
           .. 즉, "전단 응력(τ)이, 속도 구배(dv/dy)와 직선적인 비례 관계(μ)를 갖음" 


4. 점성 계수, 전단 응력 간의 관계식 표현

  ㅇ 전단 응력  :  τ = μ (dv/dy)  [N/㎡]

     - μ: 점성 계수  [N s/㎡] = [Pa sec] (그냥, 점도 or 점성 이라고도 함)
        . (명칭) 유체의 역학적 (또는,절대) 점성 계수 (dynamic viscosity) 라고도 함
     - v : 속도  [m/s (meter/sec)]
     - y, dy : 이웃 층들 간에 떨어진(분할된) 거리,두께,높이 (층 간격)  [m]
     - (dv/dy) : 속도 구배(기울기), 변형률  [(m/s)/m, s-1]
        . 이웃하는 층들 간에 속도 차이
        . 전단력에 수직한 방향으로 속도의 기울기
        . 즉, 동적 전단변형률 (속도 변이량에 높이를 나눈 비율)

  ㅇ 즉, (점성 계수 or 점도 or 점성 : μ) = (전단 응력 : τ) / (속도 구배 : dv/dy)

     -  
[# μ = \frac{τ}{dv/dy} #]
    
        . 
        . (의미) 유체의 점성(μ)이 클수록, 층들 간에 서로 움직이는데 더 많은 힘(τ)이 필요 함 
        . (例) 기체 점성 : 10-5, 물 점성 : 10-3 [Pa s]
     - 차원  :  [M / (L T)]

  ㅇ 한편, 고체의 경우는, ☞ 마찰 계수 참조


5. 동점도, 동 점성 계수 (Kinematic Viscosity)

  ㅇ 유체의 점도(역학적 점성계수) μ를 밀도 ρ로 나눈 比  [㎡/s], [stoke = ㎠/s]
     - υ = μ/ρ

  ㅇ 차원  :  [L²/ T]


6. 점성 계수의 의존성

  ㅇ 가해진 힘이 아닌, 압력 및 온도 만의 함수로써, 액체 특성을 나타내는 고유의 물성임
     - 유체 점성은, 온도 증가에 따라, 액체에서는 감소되나, 기체에서는 증가함