응용 유체역학 및 설계 - 압축성 유동에 대한 조사 및 fluent와 gambit을 이용한 노즐에서의 압축성 유동 대한 실습

소개글

응용 유체역학 및 설계 - 압축성 유동에 대한 조사 및 fluent와 gambit을 이용한 노즐에서의 압축성 유동 대한 실습

목차

1. 압축성 유동에 대한 조사
1.1. 압축성유동의 정의
1.2. 마하수
1.3. 라발노즐
2. 계산결과에 대한 분석
2.1. 유동해석 과정 및 설명
2.2. 유동해석 결과
2.1.1. Gambit
2.2. 유동해석 결과
2.2.1. Vectors
2.2.2. Pathline
2.2.3. Contour
3. 느낀점

본문내용

1. 압축성 유동에 대한 조사
1.1. 압축성유동의 정의
유체가 흐를 때 밀도의 변화가 1% 미만인 유동을 비압축성유동이라 정의하였다.
만일 유동이 등온유동이면 비압축성유동은
이 성립하여야 하므로 압력변화율도 1% 미만인 유동이다.
등엔트로피 유동에서는
이 성립해야 하므로 비압축성유동이 되려면
즉, 공기의 경우 압력변화율 가 1.4% 미만일 때 비압축성유동이 된다.
만일 유체가 비압축성유동을 하면 베르누이방정식에 의하여
이 될 것이다. 여기서 는 정체압력이다.
그런데 만일 유체가 가역단열적으로 흐른다고 가정하면 베르누이방정식으로부터
또 를 고려하면
위 식에 그 위식을 대입하고 2항정리를 이용하면
을 얻는다. 공기의 경우 x = 1.4를 대입하면
이다. 비압축성유동조건 식과 비교하면, 압축성유동을 비압축성으로 다룰 때 발생하는 오차는 대략 이다. 그러므로 밀도변화에 대한 오차는 1%에 해당하는 압력변화의 오차 1.4%가 되려면
이 정도의 밀도변화는 공학에서 충분히 비압축성으로 볼 수 있는 변화이다.
이러한 의미에서 정의에 의한 비압축성유동의 한계마하수는 M=0.24이나, 공학에서는 보통 M=0.3을 비압축성유동의 한계로 정한다.
으로 다룬다.
상압 상온에서 대기중의 음속은 대략 340m/s이므로 M=0.3에 해당하는 속도는 V=0.3340m/s=102m/s이다. 이것을 시속으로 고치면 360km/h에 해당하는 속도로서, 고속도로에서 질주하는 승용차의 약 3배정도의 속도이다. 우리가 배관설계에서 보통 공기 20m/s, 증기 20~30m/s(0~200kPag), 30~50m/s(200~1000kPag)을 사용한다. 이것은 M=0.3에 아주 못 미치는 속도이다. 이로서 우리 생활주변에 발생하는 대부분의 기체유동은 비압축성유동으로 다루는 문제들이라는 것을 알 수 있다.

참고 자료

없음