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▶ 유체역학을 다루는 포스팅
5. 경계층 두께 (Boundary Layer Thickness)
5.1) 경계층의 정의
경계층은 유체가 흐르는 물체 표면 근처에서 형성되는, 유체 속도가 변화하는 영역입니다. 이 영역에서는 유체의 점성과 관성 효과가 상호 작용합니다.
5.1.1) 층류 경계층 (Laminar Boundary Layer)
- 유체의 흐름이 평탄하고 정돈된 층을 이루는 경우.
- 경계층 내에서 속도는 선형적으로 증가합니다.
5.1.2) 난류 경계층 (Turbulent Boundary Layer)
- 유체의 흐름이 불규칙하고 혼란스러운 경우.
- 경계층 내에서 속도는 비선형적으로 증가합니다.
예제 문제 및 풀이
예제 1 (층류 경계층 두께)
문제: 유체가 평판 위를 10m/s의 속도로 흐를 때, 1m 떨어진 지점에서의 층류 경계층 두께를 계산하시오.
풀이: 층류 경계층 두께는 다음 공식으로 추정할 수 있습니다.
\( \delta = 5.0 \sqrt{\frac{\nu x}{V}} \)
여기서 ν는 유체의 동점성계수, x는 평판에서의 거리, V는 유체의 속도입니다. 유체의 동점성계수를 가정해야 합니다.
예제 2 (난류 경계층 두께)
문제: 같은 조건에서 난류 경계층 두께를 계산하시오.
풀이: 난류 경계층 두께는 일반적으로 층류 경계층보다 두꺼워지며, 다음 공식을 사용할 수 있습니다.
\( \delta = 0.37 x \left( \frac{x}{\nu} \right)^{1/5} \)
동점성계수와 유체의 속도를 알면 난류 경계층 두께를 계산할 수 있습니다.
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