유체와 유동 (비압축성/압축성, 점성/비점성 개념 예시) + 이상유체 조건은?

 

- 유체와 유동

- 비압축성, 압축성 유체와 유동

- 점성, 비점성 유체와 유동

 

 유체와 유동

 

유체: 유동성이 있는 물질

물, 공기, 수은, 기름, ...

유동: 흐름, 유체가 흐르는 현상

난류 유동, 비정상 흐름, 압축성 유동, 비점성 유동, ...

 

 

 비압축성, 압축성 유체와 유동

 

비압축성 유체 = 압력을 가했을 때, 밀도 변화가 거의 없는 유체, 대부분의 액체가 이에 포함

압축성 유체, 대부분의 기체가 이에 포함

 

비압축성 유동 =

유체가 이동하며 흐름 내의 유체들의 밀도 변화가 없는 것

유동 중 유체의 밀도가 거의 일정하여 상수로 취급하는 운동

압축성 유동 = 

유체가 이동하며 밀도가 변하는 유동

 

액체의 유동을 압축성 유동으로 취급하는 경우

• 수압관 속의 수격작용 (water hammering)
• 디젤 기관 연료공급관의 충격파 (shock wave)

 

기체의 유동을 비압축성 유동으로 취급하는 경우

• 건물 주위의 통풍
• 자동차, 항공기, 기차 주위의 저속으로 흐르는 기류 (마하 <0.3 ~ 압축성 효과가 거의 없다 한다)
• 물체 주변에 streamline이 형성되면, 그 주변의 기체 밀도들은 비슷

 

 점성, 비점성 유체와 유동

 

점성 = 변형에 저항하려는 성질, viscosity

점성유체 = 점성이 있는, 실제 유체

비점성 유체 = 이상유체, 완전유체, 현상을 계산적으로 풀기 위한 가정

뉴턴유체(Newtonian Fluid) = 그래프, 점성계수 일정, 뉴턴의 점성법칙을 만족

비뉴턴유체(non-Newtonian Fluid) = 실제 유체

비점성일 경우,

• 유동박리가 생기지 않음
• 양력이나 항력이 생기지 않음 (속도 및 압력차이가 생기며 힘이 생기는데 ,, 비행기 등)

 

점성일 경우,

• 마찰에 의한 에너지 손실 발생
• non slip condition 존재 (고체 경계에 접촉하는 유체)

 

 

마치며

 

이상유체 = 점성 압축성 무시

이상유동 = 점성 압축성 회전류 무시 (inviscid, incompressible, irrotational)

이상기체

보일-샤를 법칙 만족 (T일정, P일정)

pv=RT

분자입자 자체 부피 무시, 분자간 인력 무시, 분자간 완전 탄성 충돌로 가정