기계공학응용실험 관로마찰 예비보고서 (2)

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기계공학응용실험 예비보고서

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과제1 : 입구영역과 완전발달 영역의 차이


유체의 점성에 의한 점성 전단력의 영향을 받는 유동영역을 속도 경계층 또는 그냥 경계층이라 불린다.
따라서 파이프 내부의 유동은 점성력에 의해 속도변화가 현저한 경계층 영역과 마찰력이 미미하여 속도가 반경방향으로 일정한 비회전 유동영역의 두 개의 영역으로 구분된다.
이러한 경계층의 두께는 유동방향으로 증가하여 파이프 중심에 도달하게 되고, 따라서 전체 파이프를 채우게 된다. 파이프 입구부터 경계층이 파이프 중심에서 만나는 곳까지의 영역을 수력학적 입구영역이라 부르고 이영역의 길이를 수력학적 입구길이라 부른다. 입구영역에서는 속도분포가 계속 발달하므로, 이 영역에서의 유동을 수력학적 으로 발달하는 유동이라 부른다. 입구영역 이후 속도분포가 완전 발달하여 변하지 않는 영역을 수력학적 완전발달 영역이라 부른다.
속도분포뿐만 아니라 정규화된 온도분포도 변하지 않을 때 유동을 완전발달 했다고 부른다.
따라서 유체가 가열되거나 냉각되지 않아 유체온도가 전체적으로 동일할 때는 수력학적 완전발달 유동과 완전발달 유동은 동일한 의미를 갖는다. 완전발달 유동은 층류인 경우 포물선 형태의 속도분포를 나타내며, 난류의 경우에는 반경방향으로의 에디 운동과 격렬한 혼합으로 속도분포가 다소 평평해진다. 유동이 완전발달하면 시간 평균된 속도분포는 변하지 않는다.

참고 자료

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