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▶ 유체역학을 다루는 포스팅
2. 분류가 날개에 작용하는 힘
2.1) 정의 및 조건
분류가 날개에 작용하는 힘은 유체가 날개 또는 비슷한 구조물에 미치는 힘을 나타냅니다. 이 분석은 특정 가정 하에 이루어집니다:
- 벽면과 분류 사이의 마찰력은 무시됩니다.
- 분류의 단면적은 일정합니다.
- 분류의 정압은 대기압과 동일합니다.
2.1.1) 적용 예시
- 고정 평판: 유체가 평평한 면에 미치는 힘.
- 경사 평판: 기울어진 면에 유체가 미치는 힘.
- 고정 곡면판: 곡면에 유체가 미치는 힘.
- 움직이는 곡면판: 움직이는 곡면에 유체가 미치는 힘.
2.1.2) 운동량의 가정
- 유체의 운동량 변화는 날개에 작용하는 힘과 같습니다.
예제 문제 및 풀이
예제 1 (고정 평판)
문제: 유체가 고정된 평판에 수직으로 충돌할 때 평판에 미치는 힘을 계산하시오.
풀이: 평판에 충돌하는 유체의 속도를 v라고 하고, 유체의 질량 유량을 m˙이라고 할 때,
\( F = \dot{m} v \)
여기서 F는 평판에 작용하는 힘입니다. 유체가 평판에 수직으로 충돌하므로, 속도 v는 전체적으로 바뀝니다.
예제 2 (경사 평판)
문제: 유체가 45도 각도로 기울어진 평판에 충돌할 때 평판에 미치는 힘을 계산하시오.
풀이: 유체가 평판에 충돌하면서 방향을 바꾸므로, 운동량 변화를 고려하여 힘을 계산합니다.
\( F = \dot{m} (v \cos \theta – v) \)
여기서 θ는 평판과 유체가 이루는 각도, v는 유체의 속도입니다.
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