728x90 ◎ [소방설비기사 자격증 공부]/-소방유체역학(기계)13 [소방유체역학] 동수력학-02. 레이놀즈 수(Reynold's Number) 레이놀즈 수의 정의 레이놀즈 수는 다양한 유체 현상을 기술하는 데에 있어 유체의 흐름을 예측하는 데 사용하는 숫자이며, 관성에 의한 힘과 점성에 의한 힘의 비로 나타낸다. 레이놀즈 수는 유체 동역학에서 가장 중요한 무차원 수 중 하나이다. 보는 바와 같이 레이놀즈 수가 낮을 때 유체는 층상의 흐름을 보이는 층류(laminar flow)를 보이며, 높을 때는 난류(turbulent flow)) 현상을 보이게 된다. 레이놀즈 수는 파이프 속의 액체 흐름에서부터 항공기 날개 위의 공기 흐름까지 광범위한 적용이 가능하며, 보통 층류에서 난류 유동으로의 전환을 예측하는데 주로 사용된다. 이 개념은 1851년 조지 스톡스(George Stokes)에 의해 소개되었고 이후 1908년, 아놀드 조머펠트(Arnold S.. 2022. 10. 8. [소방유체역학] 동수력학-01. 유체의 유동 유체의 유동 - 유선 : 유체가 운동하는 장 안에 각 점의 점선이 그 점에서의 흐름의 속도의 방향과 일치하도록 그은 가상적 곡선. - 유적선 : 공기가 흘러가는 자취를 나타내는 선. 엄밀하게는 3차원 운동을 하지만 수평 경로로 나타낸다. 일기도에서 다음 시각까지의 공기의 움직임을 예측하여 차례로 추적하여 작성하며, 원자 폭탄이나 수소 폭탄의 실험에 의한 방사성 먼지의 이동 경로를 알아내는 데에 이용한다. - 유맥선: 공간 내의 한 점을 지나는 모든 유체입자들의 순간 궤적이다. (ex-담배연기) - 유관 : 둘레가 모두 유선으로 되어 있는 관이다. 정상적인 흐름에서는 유관이 변하지 않고, 유관 내부의 유체도 밖으로 나오지 않는다. 따라서 가느다란 유관에서는 유관의 단면적 S와 유체의 밀도 ρ와 유속 v의 .. 2022. 10. 8. [소방유체역학] 정수역학-03.유체의 전압력과 부력 유체의 전압력(total pressure) -전압력이란? : 면 전체에 작용하는 힘. 전압력은 압력과 전체 면적의 곱입니다. 여기서 압력은 면의 도심에 작용하는 압력을 뜻합니다. 해당 예시의 경우 사각형이기 때문에, 가로, 세로 길이의 절반에 해당하는 파란점이 도심이 됩니다. 도심에 작용한는 압력은 임의로 Pc라고 표기했습니다. 식을 정리하면 아래와 같습니다. 부력의 정의 -물과 같은 유체에 잠겨있는 물체가 중력에 반하여 밀어 올려지는 힘. 그 크기는 물체가 밀어낸 부피 만큼의 유체 무게와 같다. 부력(浮力; 뜨는 힘)이란 유체에 잠긴 특정 대상(고체, 액체, 기체 덩어리)의 상하면에 작용하는 중력방향 압력차만큼 대상을 상향으로 밀어올리려는 힘이다. 간단한 예로 수영장 물에 몸을 담갔을 때 몸을 뜨게 하.. 2022. 9. 30. [소방유체역학] 정수역학-02.압력 압력 (pressure) 압력(壓力, pressure)은 단위 면적당 가해지는 힘을 말합니다. 보통 소문자 p 로 나타냅니다. 압력을 표현하는 단위는 여러가지가 있습니다. 모든 표현법은 단위면적당 가해지는 힘을 기본으로 나타냅니다. SI 단위계에 따른 힘의 단위는 뉴턴(기호: N) 입니다. 뉴턴이란 이름은 고전역학에서 큰 업적을 세운 아이작 뉴턴(Sir Isaac Newton)을 기념하기 위해서 따왔습니다. 뉴턴은 1kg의 질량을 갖는 물체를 매초 제곱분의 1 미터(=1m/s2)만큼 가속시키는 데에 필요한 힘으로 정의됩니다. 이 개념은 매우 중요해서 이후 거의 모든 계산에서 활용됩니다. 두 물체가 중력으로 끌어당기는 힘이 무게로 정의되기 때문에, 뉴턴은 무게의 단위이기도 합니다. 중력 가속도(重力加速度,.. 2022. 9. 29. [소방유체역학] 정수역학-01.정수역학의 개념 정수역학의 개념 - 유체의 압력은 유체와 접하는 면에 수직으로 작용한다. - 정지된 유체 속 한 점에 작용하는 압력은 모든 방향에서 동일하다. - 밀폐된 용기 내 유체에 압력을 가하면 이 압력은 유체 내 모든 부분에 그래도 전달된다. (파스칼의 원리) - 개방된 용기 내 유체의 압력은 유체의 깊이와 비중량, 밀도에 비례한다. - 정지된 유체의 동일 수평면상의 압력을 동일하다. (액주계의 원리) 파스칼의 원리 - 밀폐된 용기 속에 담겨 있는 액체의 한쪽 부분에 주어진 압력은 그 세기에는 변함 없이 같은 크기로 액체의 각 부분에 골고루 전달된다는 법칙 1653년 B. 파스칼이 정리한 원리로, 밀폐된 공간에 채워진 유체에 힘을 가하면, 내부로 전달된 압력은 밀폐된 공간의 각 면에 동일한 압력으로 작용한다는 원.. 2022. 9. 29. [소방유체역학] 유체이론-08.이상기체 08. 이상기체 보일-샤를의 법칙 - 온도가 일정할 때 기체의 압력은 부피에 반비례한다는 보일의 법칙과 압력이 일정할때 기체의 부피는 온도의 증가에 비례한다는 샤를의 법칙을 조합하여 만든 법칙으로 온도, 압력, 부피가 동시에 변화할 때 이들 사이의 관계를 나타낸다. 압력과 부피와 온도가 각각 P0, V0, T0인 기체를 압력을 P0로 일정하게 유지하면서 온도를 T로 변화시켰을 때 부피를 V’이라고 하면 샤를의 법칙에 의하여 다음과 같은 관계가 성립한다. 이번에는 온도를 T로 일정하게 유지하면서 압력을 P0에서 P로 변화시켰을 때 부피를 V라고 하면 보일의 법칙에 따라 다음의 관계가 성립한다. P0V’=PV 위 두 식을 좌변은 좌변끼리 우변은 우변끼리 서로 곱하면 다음과 같이 된다. 즉, 이것을 보일-샤를.. 2022. 9. 29. [소방유체역학] 유체이론-07.유체의 점성 07. 점성 유체의 점성 점성이란 유체의 흐름에 대한 저항을 말하며 운동하는 액체나 기체 내부에 나타나는 마찰력이므로 내부마찰이라고도 한다. 즉 액체의 끈끈한 성질이다. 액체와 기체의 점성은 온도에 따라 다르다. 액체는 온도가 올라가면 점성은 약해지지만 기체는 온도가 올라가면 점성은 높아진다. 액체의 경우 온도가 올라가면 분자 사이의 결속력이 약해져 점성이 약해지는 것이다. 하지만 기체는 온도가 높으면 분자의 운동량이 증가해 분자사이의 마찰력이 증가하게 된다. 결국 온도가 올라가면 기체의 점성은 높아진다. 뉴턴의 점성법칙 - 전단응력은 속도기울기에 비례하고 이 속도기울기를 작게 하는 방향으로 전단응력이 작용하는 것 흐름의 각 점에서 유체의 점성으로 인한 전단응력은 속도기울기(전단속도)에 비례하고 속도기울.. 2022. 9. 28. [소방유체역학] 유체이론-06.점성 06. 점성 점성의 정의 점성(粘性, viscosity)은 형태가 변화할 때 나타나는 유체의 저항 또는 서로 붙어 있는 부분이 떨어지지 않으려는 성질을 말한다. 점성을 엄밀히 측정하기는 상당히 어려운 일이지만, 굵기가 같은 가는 관을 같은 양의 액체가 타고 내리는 시간을 비교하면 점성이 큰 액체 쪽이 시간이 더 걸린다. 이때, 한쪽 액체를 표준으로 하여 시간을 재면 점성을 비교할 수가 있다. 점성은 온도가 올라가면 감소하는 것이 보통이므로 측정할 때는 온도를 일정하게 유지해야 한다. 뉴턴의 점성법칙 흐름의 각 점에서 유체의 점성으로 인한 전단응력은 속도기울기(전단변형율)에 비례하고 속도기울기를 작게 하는 방향으로 전단응력이 작용하는 것을 뉴턴의 점성법칙이라고 한다. 이때 비례상수인 전단응력과 전단 속도의.. 2022. 9. 27. [소방유체역학] 유체이론-05.표면장력과 모세관 현상 05. 표면장력과 모세관 현상 표면장력 정의 액체상의 물질은 자유로이 팽창할 수 없으므로, 다른 액체나 기체와의 사이에 표면을 생성하게 된다. 이 때 액체표면에 존재하는 장력을 표면장력이라 한다. 표면장력의 변화와 크기 액체가 응집하는 힘의 결과로 생성된 액체 표면 막을 부수는 데는 힘이 필요할 것이다. 얇은 플라스틱 막을 찢으려면 힘이 필요한 것처럼, 액체 표면 막을 파괴하는 데 힘이 들 것이다. 또한 분자 간 응집력을 극복하면서 액체 막의 표면을 넓히려면 에너지가 필요할 것이다. 그러므로 표면장력은 힘 혹은 에너지 단위로 표현된다. 액체 분자간의 응집력은 액체의 종류에 따라 다를 것이며, 같은 종류의 분자간의 응집력도 온도에 따라 혹은 다른 종류의 분자들이 있다면 달라질 것이라는 것은 쉽게 예상이 된.. 2022. 9. 26. 이전 1 2 다음 728x90
