1. 유체 흐름, 유동(流動) (Fluid Flow)
ㅇ 운동 중인 유체의 거동
ㅇ [참고사항]
- 유체 흐름의 성질을 나타내는 물성 : 밀도, 압력, 온도, 속도(유속), 점성 등
- 유체 흐름의 장(Field) 표현 ☞ 유동장(속도장 등), 유동 기술법 참조
2. 유동의 특성에 따른 분류
ㅇ 질서 (질서 여부)
- 층류 (Laminar Flow)
. 매끈하고 질서정연한 상태로 인접 유체 층을 형성하며 흐름
.. 유체 입자들이 규칙적이고 평행하게 이동하며, 속도,압력의 변화가 매우 규칙적임
- 난류 (Turbulent Flow)
. 유체 입자가 서로 섞이거나 진동하는 무질서하고 불규칙한 흐름
.. 유체 입자들이 불규칙하게 혼합되며, 속도,압력의 변화가 불규칙적이고 예측하기 어려움
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 물리량이 시간에 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,
. 비 정상 유동
.. 속도,압력 등 유동 물리량이 시간 함수적으로 변화하나,
. 정상 유동
.. 하나의 고정점에서 볼 때 이같은 유동 물리량이 시간에 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 (점착성 여부에 따른 구분)
- 점성 유동 (Viscous Flow)
. 점성 영향을 고려해야 하는 유동
- 비 점성 유동 (Nonviscous,Inviscid,Frictionless Flow)
. 전단응력이 무시되는 유동, 에너지 손실이 없는 흐름
ㅇ 압축성 (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)
ㅇ 표면 내외부
- 내부 유동 (Internal Fluid)
. 파이프,덕트 등에서, 압력차에 의해 내부로 만 흐르는 유동
.. 점성의 영향이 유동장 전체를 지배
- 외부 유동 (Internal Fluid)
. 유체로 둘러싸인 물체 주위의 유동
.. 점성 효과가, 고체와의 경계층 및 물체 하류의 후류(wake) 영역에 국한됨
3. 유동(유체 운동)의 미분방정식 : (유동장 해석)
ㅇ 연속 방정식 : 질량보존 법칙을 기반으로 함 (질량 보존)
- 유체가 흐를 때 질량이 보존된다는 사실을 수학적으로 나타냄
ㅇ Navier-Stokes 방정식 : 뉴튼의 제2법칙을 기반으로 함 (운동량 보존)
- 유체에 작용하는 힘들이 유체 입자의 운동에 미치는 영향을 설명
※ [참고용어] 유동장(속도장,압력장 등), 유동 함수, 유선, 레이놀즈 수 등