[유체역학] 개념정리

플럭스( flux )

- 플럭스( flux ): 단위 면적을 통과하는 유체의 특정 물리량의 흐름 속도를 의미한다.

- 플럭스는 벡터량으로, 크기와 방향을 모두 가지고 있다.

- 플럭스의 방향은 유체가 흐르는 방향과 같다.

비압축성 질량보존식

- 비압축성 질량보존식은 유체역학에서 비압축성 유체의 흐름에서 질량이 보존됨을 나타내는 방정식이다.

- 비압축성 유체는 밀도가 일정한 유체를 말하는데, 액체는 일반저긍로 비압축성 유체로 간주된다.

나비에-스토크스 방정식( Navier-Stokes equation, N-S equation )

- 나비에-스토크스 방정식은 유체의 운동을 설명하는 방정식이다. 끈적끈적한 성질, 즉 점성을 가진 유체의 움직임을 예측하는 데 사용하는 비선형 편미분방정식이다.( 비점성물질에는 적용x )

- 고체 표면에서 유체는 점착조건( no-soip condition )을 따른다. 점착조건은 유체가 고체 표면과 접촉하는 지점에서 유체의 속도가 고체 표면의 속도와 같다는 조건이다.

- 오일러 방정식에 점성력 항을 추가하여 유체의 점성을 고려한 방정식이다.

- 점성유동을 해석하기 위한 방정식이이다.

베르누이 법칙( 비행기의 양력이론 )

- 베르누이 법칙은 유체의 속도와 압력의 관계를 설명하는 원리로, 유체의 속도가 증가하면 압력이 감소하고, 속도가 감소하면 압력이 증가한다는 내용이다.

- 베르누이 법칙은 마찰이 없는 이상적인 유체의 흐름에서 에너지 보존 법칙을 나타낸다, 즉 유체가 흐르는 동안 에너지의 총합은 일정하게 유지된다.

- 베르누이 법칙을 적용하기 위한 조건:

  - 유체는 비압축성이어야한다. 즉, 압력이 변해도 밀도가 변하지 않아야한다.

  - 유체는 비점성이어야한다. 즉, 유체 내부에 마찰이 없어야한다.

  - 유체의 흐름은 정상 상태어여야 한다. 즉, 시간에 따라 유체의 흐름이 변하지 않아야한다.

  - 유체는 외력을 받지 않아야 한다.

유선:

점성, 비점성에서 유동이 지나가는 길을 의미한다.

정상 압축성 유동 vs 비압축성 유동

정상 압축성 유동: 시간에 따른 변화는 없지만, 밀도 변화가 중요한 유동

비압축성 유동: 밀도 변화가 무시할 수 있을 정도로 작은 유동

비점성 유동 vs 점성 유동

비점성 유동: 점성을 무시하는 이상적인 유동모델( 마찰력, 에너지손실 없음 )

점성유동: 점성을 고려하는 실제 유동모델

※점성: 유체 내부에서 발생하는 저항력

점착조건( no-slip condition )이란?

유체역학에서 유체가 고체 표면과 접촉할 때 유체의 속도가 고체 표면의 속도와 같아지는 현상을 말한다.

점착 조건이 발생하는 이유?

유체와 고체 표면 사이에는 분자간의 인력이 작용하는데, 이 인력 때문에 유체 분자는 고체 표면에 끌려가게 되고, 결과적으로 유체의 속도는 고체 표면의 속도와 같아진다.