다른 사람들 의견

• 남자78 (13-02-24 18:29)

    질문 자체를 이해 못 하겠습니다.
  그림을 첨부해서 다시 질문해 주세요.
  대략 몇 가지 의견을 개진한다면요.
  
  1.실린더가 뭔가요?
  넓은 바닥에 원기둥 하나가 떡 하니 서 있고
  바람이 원기둥 쪽으로 부는 상황인가요?
  그러하다면, 원기둥이 맞바람을 받는 쪽의 반대면 (뒷쪽)은
  상대적으로 저기압이 형성됩니다. 그러다보니 원기둥을
  지나가던 유체가 저기압 부분 (원기둥 뒷쪽)으로 몰리는
  유동이 생기는 것이죠.
  그래서 일종의 보텍스가 (꽈리 형태로 회오리) 생기는 것이고
  이때 유체가 저기압 부분으로 쏠리면서 원기둥 뒤쪽을
  밀게 되면서 항력이 발생되는 것입니다.
  
  2. 골프공 딤플이 왜 유리하나면,
  유체가 딤플구역의 지나면서 와류를 형성하게 되고
  이때의 와류가 골프공 표면에서 일종의 윤활유 역할을 하기 때문에
  공기 저항을 줄여주는 효과가 있습니다.
  달리 말하면 박리점 위치를 이동하는 효과로 인해
  골프공에 항력을 적게 발생시키게 됩니다.
  
  나머진, 질문 의미를 잘 모르겠어요.
  더 잘 아시는 분들이 답변해 주실 것이라 생각됩니다.

  질문 자체를 이해 못 하겠습니다. 그림을 첨부해서 다시 질문해 주세요. 대략 몇 가지 의견을 개진한다면요. 1.실린더가 뭔가요? 넓은 바닥에 원기둥 하나가 떡 하니 서 있고 바람이 원기둥 쪽으로 부는 상황인가요? 그러하다면, 원기둥이 맞바람을 받는 쪽의 반대면 (뒷쪽)은 상대적으로 저기압이 형성됩니다. 그러다보니 원기둥을 지나가던 유체가 저기압 부분 (원기둥 뒷쪽)으로 몰리는 유동이 생기는 것이죠. 그래서 일종의 보텍스가 (꽈리 형태로 회오리) 생기는 것이고 이때 유체가 저기압 부분으로 쏠리면서 원기둥 뒤쪽을 밀게 되면서 항력이 발생되는 것입니다. 2. 골프공 딤플이 왜 유리하나면, 유체가 딤플구역의 지나면서 와류를 형성하게 되고 이때의 와류가 골프공 표면에서 일종의 윤활유 역할을 하기 때문에 공기 저항을 줄여주는 효과가 있습니다. 달리 말하면 박리점 위치를 이동하는 효과로 인해 골프공에 항력을 적게 발생시키게 됩니다. 나머진, 질문 의미를 잘 모르겠어요. 더 잘 아시는 분들이 답변해 주실 것이라 생각됩니다.
• 엔지니스트 (13-02-25 13:01)

    음... 저도 실린더가 정확히 무엇을 의미하는지 모르겠네요.
  
  유체 흐름의 방향과 노말한 방향으로 서있는 원기둥을 의미하는것 같긴 한데.. '학교에서는 단순히 위가 막혔다고 생각하고 단면적이 좁아지니'<-라는 부분에서 조금 헷갈립니다.
  
  저는 남자78님의 생각과는 반대로 실린더가 '벤츄리-노즐'을 의미하는거라고 생각하고 답변드리겠습니다.
  
  1. 질문자님의 질문을 간단하게 요약하자면 유체가 기하학적인 구조물을 지날 때, 속도가 빨라져서 압력이 낮아지는건지.. 아니면 압력이 낮아져서 속도가 빨라지는건지 잘 모르겠다는 말씀이신데.. 파이프를 흐르는 유체가 벤츄리를 만나면 속도가 빨라집니다. 이유는 Q=AV에서 찾을 수 있습니다. Inlet에서 단위시간동안 들어가는 유동량과 Outlet에서 단위시간동안 나가는 유동량은 같아야지요. (압축성 유동이 아닌 경우) 그렇다면 단면적이 좁아질 수록 유체는 빨라져야만 합니다. 이건 압력이 낮아져서 속도가 빨라진게 아니라.. 전적으로 유동장의 형상에 의존되는 겁니다.
  
  2. 레이놀즈 수는 말씀하신대로 '점성력에 대한 관성력의 비'을 나타내는 무차원수입니다. 그런데 유동이 층류에서 난류로 천이되는 과정은 전적으로 레이놀즈 수에만 의존되는게 아닙니다. 거칠기, 온도, 자유 흐름 속도, 유체의 종류등에 따라 양상이 크게 차이가 납니다.
  레이놀즈 수를 정의하는 항에 들어있지 않은 거칠기와 온도도 점성력과 관성력에 관여를 한다고 생각하시면 됩니다.
  만약 거칠기가 똑같은 파이프 내를 똑같은 속도로 흐르는 A,B 두 종류의 유체가 있다고 가정해보죠. A,B는 다른 유체이므로 점성, 밀도가 다릅니다. 따라서 레이놀즈 수가 당연히 다르고 천이구간도 차이가 날것입니다. 허나 똑같은 유체 A를 거칠기가 다른 파이프에 각각 흐르게 한다고 생각해보면 레이놀즈 수는 같지만 역시 거칠기가 더 높은 파이프 내에서 천이현상이 빨리 일어날 것입니다.
  따라서 유체의 천이구간은 레이놀즈 수 뿐만 아니라 거칠기에 따라서 다른 양상을 보입니다.
  
  3. 이부분은 남자78님이 잘 설명해 주셨습니다. 이해가 되지 않으시면 인터넷에서 '골프공 딤플'이라고 검색하고 관련이미지를 보시면 도움이 될 것 같습니다. 간단하게 말하자면 골프공이 날아갈 때 와류에 의해 골프공 뒷부분의 압력이 낮아지고 그로인해 골프공에 진행방향과 반대되는 항력이 발생하는데, 딤플을 만들어 와류가 발생하는 경계층을 좀 더 뒤로 보내 압력 저하를 조금이라도 줄인거라고 보시면 됩니다.
  
  4. 아주아주 간단하게 답변하자면 평판위의 층류가 난류로 변하는 것은 유체끼리 이탈을 방지하게 만드는 점성력보다 관성력이 더 커서 입니다. 레이놀즈 수의 정의와 같죠.
  
  이것만!! 기억하세요. 유동이 층류에서 난류로 바뀌는 이유는 점성력보다 관성력이 크기 때문이라고요.. 원론적으로 생각해보세요.. 자꾸 레이놀즈 수라는 정의와 공식에 얽메이시는 것 같은데..
  
  유체끼리 서로 끈끈하게 잡아당기는(혹은 붙어있으려하는) 점성력이 있습니다. 서로 같은속도로 움직이면 이 힘은 변함이 없겠죠? 하지만 유체분자들이 서로 속도가 다르다면? 저와 질문자님이 손을 잡고 같이 달려가고 있습니다. 근데 제 속도가 더 빠르다고 생각해보세요. 손을 잡고있는 점성력이 높으면 제가 질문자님을 제 속도로 억지로 끌고 가거나 질문자님 속도에 맞추겠죠? 하지만 손을 잡고 있는 점성력이 낮으면 떨어져 서로 다른속도로 운동합니다. 그겁니다.
  
  평판의 거리가 짧다. 그러면 조금만 이동하면 되는것이고 그동안 점성력이 버텨줄 확률이 큽니다. 하지만 평판의 거리가 길다.. 평판과 유체의 마찰 때문에 유체 분자 사이의 속도가 점점 더 차이가 나겠죠. 그러면 점성력이 버티지 못하고 이웃한 분자를 놔버리는겁니다. 그게 난류구요..
  
  너무 길게 쓴감이 있는데.. 다시한번 요약하자면!
  
  유동이 층류에서 난류로 바뀌는 천이현상은 점성력이 관성력을 이기지 못할 때 발생한다 입니다. 이것만 이해하시면 모든 궁금증이 풀리실겁니다.
  

  음... 저도 실린더가 정확히 무엇을 의미하는지 모르겠네요. 유체 흐름의 방향과 노말한 방향으로 서있는 원기둥을 의미하는것 같긴 한데.. '학교에서는 단순히 위가 막혔다고 생각하고 단면적이 좁아지니'<-라는 부분에서 조금 헷갈립니다. 저는 남자78님의 생각과는 반대로 실린더가 '벤츄리-노즐'을 의미하는거라고 생각하고 답변드리겠습니다. 1. 질문자님의 질문을 간단하게 요약하자면 유체가 기하학적인 구조물을 지날 때, 속도가 빨라져서 압력이 낮아지는건지.. 아니면 압력이 낮아져서 속도가 빨라지는건지 잘 모르겠다는 말씀이신데.. 파이프를 흐르는 유체가 벤츄리를 만나면 속도가 빨라집니다. 이유는 Q=AV에서 찾을 수 있습니다. Inlet에서 단위시간동안 들어가는 유동량과 Outlet에서 단위시간동안 나가는 유동량은 같아야지요. (압축성 유동이 아닌 경우) 그렇다면 단면적이 좁아질 수록 유체는 빨라져야만 합니다. 이건 압력이 낮아져서 속도가 빨라진게 아니라.. 전적으로 유동장의 형상에 의존되는 겁니다. 2. 레이놀즈 수는 말씀하신대로 '점성력에 대한 관성력의 비'을 나타내는 무차원수입니다. 그런데 유동이 층류에서 난류로 천이되는 과정은 전적으로 레이놀즈 수에만 의존되는게 아닙니다. 거칠기, 온도, 자유 흐름 속도, 유체의 종류등에 따라 양상이 크게 차이가 납니다. 레이놀즈 수를 정의하는 항에 들어있지 않은 거칠기와 온도도 점성력과 관성력에 관여를 한다고 생각하시면 됩니다. 만약 거칠기가 똑같은 파이프 내를 똑같은 속도로 흐르는 A,B 두 종류의 유체가 있다고 가정해보죠. A,B는 다른 유체이므로 점성, 밀도가 다릅니다. 따라서 레이놀즈 수가 당연히 다르고 천이구간도 차이가 날것입니다. 허나 똑같은 유체 A를 거칠기가 다른 파이프에 각각 흐르게 한다고 생각해보면 레이놀즈 수는 같지만 역시 거칠기가 더 높은 파이프 내에서 천이현상이 빨리 일어날 것입니다. 따라서 유체의 천이구간은 레이놀즈 수 뿐만 아니라 거칠기에 따라서 다른 양상을 보입니다. 3. 이부분은 남자78님이 잘 설명해 주셨습니다. 이해가 되지 않으시면 인터넷에서 '골프공 딤플'이라고 검색하고 관련이미지를 보시면 도움이 될 것 같습니다. 간단하게 말하자면 골프공이 날아갈 때 와류에 의해 골프공 뒷부분의 압력이 낮아지고 그로인해 골프공에 진행방향과 반대되는 항력이 발생하는데, 딤플을 만들어 와류가 발생하는 경계층을 좀 더 뒤로 보내 압력 저하를 조금이라도 줄인거라고 보시면 됩니다. 4. 아주아주 간단하게 답변하자면 평판위의 층류가 난류로 변하는 것은 유체끼리 이탈을 방지하게 만드는 점성력보다 관성력이 더 커서 입니다. 레이놀즈 수의 정의와 같죠. 이것만!! 기억하세요. 유동이 층류에서 난류로 바뀌는 이유는 점성력보다 관성력이 크기 때문이라고요.. 원론적으로 생각해보세요.. 자꾸 레이놀즈 수라는 정의와 공식에 얽메이시는 것 같은데.. 유체끼리 서로 끈끈하게 잡아당기는(혹은 붙어있으려하는) 점성력이 있습니다. 서로 같은속도로 움직이면 이 힘은 변함이 없겠죠? 하지만 유체분자들이 서로 속도가 다르다면? 저와 질문자님이 손을 잡고 같이 달려가고 있습니다. 근데 제 속도가 더 빠르다고 생각해보세요. 손을 잡고있는 점성력이 높으면 제가 질문자님을 제 속도로 억지로 끌고 가거나 질문자님 속도에 맞추겠죠? 하지만 손을 잡고 있는 점성력이 낮으면 떨어져 서로 다른속도로 운동합니다. 그겁니다. 평판의 거리가 짧다. 그러면 조금만 이동하면 되는것이고 그동안 점성력이 버텨줄 확률이 큽니다. 하지만 평판의 거리가 길다.. 평판과 유체의 마찰 때문에 유체 분자 사이의 속도가 점점 더 차이가 나겠죠. 그러면 점성력이 버티지 못하고 이웃한 분자를 놔버리는겁니다. 그게 난류구요.. 너무 길게 쓴감이 있는데.. 다시한번 요약하자면! 유동이 층류에서 난류로 바뀌는 천이현상은 점성력이 관성력을 이기지 못할 때 발생한다 입니다. 이것만 이해하시면 모든 궁금증이 풀리실겁니다.
• 공대시계 (13-03-01 13:07)

    엔지니스트 //
  1. 여기서의 실린더는 구와 같은 의미 인데요. 책에 그려지기로는 그냥 원이 그려진것과 같죠. 그리고 책 안쪽방향으로 길게 들어가는 것이라 그냥 원이라 보면되고... 실린더 내부 유동이 아니고 외부 유동입니다.
  단순히 원을 그리고 그원의 주변을 왼쪽에서 오른쪽으로 유체가 외부 유동을 하는경우입니다.
  그러니 유체가 왼쪽에서 오른쪽으로 흐르면서 원의 외부를 타고 흐를것이고 실린더에서 조금떨어진 위아래가 막혔다고 한다면 그 벽과 실린더 사이를 유체가 지나가야하니 90도 부분 즉 위와 아래 부분으로 갈때 통로가 좁아지게되는것이죠.이것을 질문
  
  쉽게 말해서, 제가 어떤 블로그에서 본것은 양력을 설명해 놓은것인데요. 일반적으로 학교에서 양력을 설명할때 날개 위쪽의 길이가 길고 위로 볼록하므로(위에서 제가 말씀드렸듯 윗공간이 좁아지므로) 위를 유동할때 속도가 빨라지고 .. 이에따라 베르누이 방정식에 의해 압력이 추가적으로 낮아진다고 설명하잖아요. 하지만 제가 본 블로그에서는 속도->압력 변화가 아니라,,, 양력 : 압력->속도 변화로 설명을 해놨다는것이죠.
  면적변화에 따른 속도가 빨라지는것이 아니고, 유체가 날개 주위를 유동할때 이동방향이 변하기때문에 이에따른 원심력이 생기고 따라서 날개윗쪽에 압력이 떨어지고 이에따라 양력이 발생한다는것이죠. 속도가 빨라지는것은 압력감소에 따른 부가적인것일 뿐이다 라고 쓰여있어서 혼란이 옵니다.
  
  첫문단에서 썻듯 책에서 제가 본 그림음, 실린더 (즉 책에 그림은 그냥 원) 외부 유동에서 왼쪽->오른쪽 유동에서 실린더 왼쪽 반원은 속도가 증가하고 왼쪽 반원은 속도가 감소하는데, 저 블로그에 설명해주신 말데로라면 오른쪽 반원에서도 계속 방향이 바뀌니 원심력에 의해 속도가 계속 증가해야 하잖아요? 하지만 책에서 감소한다고 설명해놨으니, 저 블로그에서 양력을 설명해 놓은것이 틀린것인가 아닌가 궁금해서요.
  

  엔지니스트 // 1. 여기서의 실린더는 구와 같은 의미 인데요. 책에 그려지기로는 그냥 원이 그려진것과 같죠. 그리고 책 안쪽방향으로 길게 들어가는 것이라 그냥 원이라 보면되고... 실린더 내부 유동이 아니고 외부 유동입니다. 단순히 원을 그리고 그원의 주변을 왼쪽에서 오른쪽으로 유체가 외부 유동을 하는경우입니다. 그러니 유체가 왼쪽에서 오른쪽으로 흐르면서 원의 외부를 타고 흐를것이고 실린더에서 조금떨어진 위아래가 막혔다고 한다면 그 벽과 실린더 사이를 유체가 지나가야하니 90도 부분 즉 위와 아래 부분으로 갈때 통로가 좁아지게되는것이죠.이것을 질문 쉽게 말해서, 제가 어떤 블로그에서 본것은 양력을 설명해 놓은것인데요. 일반적으로 학교에서 양력을 설명할때 날개 위쪽의 길이가 길고 위로 볼록하므로(위에서 제가 말씀드렸듯 윗공간이 좁아지므로) 위를 유동할때 속도가 빨라지고 .. 이에따라 베르누이 방정식에 의해 압력이 추가적으로 낮아진다고 설명하잖아요. 하지만 제가 본 블로그에서는 속도->압력 변화가 아니라,,, 양력 : 압력->속도 변화로 설명을 해놨다는것이죠. 면적변화에 따른 속도가 빨라지는것이 아니고, 유체가 날개 주위를 유동할때 이동방향이 변하기때문에 이에따른 원심력이 생기고 따라서 날개윗쪽에 압력이 떨어지고 이에따라 양력이 발생한다는것이죠. 속도가 빨라지는것은 압력감소에 따른 부가적인것일 뿐이다 라고 쓰여있어서 혼란이 옵니다. 첫문단에서 썻듯 책에서 제가 본 그림음, 실린더 (즉 책에 그림은 그냥 원) 외부 유동에서 왼쪽->오른쪽 유동에서 실린더 왼쪽 반원은 속도가 증가하고 왼쪽 반원은 속도가 감소하는데, 저 블로그에 설명해주신 말데로라면 오른쪽 반원에서도 계속 방향이 바뀌니 원심력에 의해 속도가 계속 증가해야 하잖아요? 하지만 책에서 감소한다고 설명해놨으니, 저 블로그에서 양력을 설명해 놓은것이 틀린것인가 아닌가 궁금해서요.
• 엔지니스트 (13-03-05 01:36)

    공대시계 //
  
  그 블로그 주소를 올려주시면 좋겠네요.
  
  저도 좀 브라우징을 해보니 여러 주장이 있네요. 왜 서로 이웃하던 유체분자가 하나는 에어포일 윗면을 통과하고 다른 하나는 아랫면을 통과할 때 끝부분에서 꼭 만나야 하는가.. 이 자체는 가정이고 이 가정에 의해 압력차이가 발생한다.. 라는식의 주장도 있고..
  
  유체의 속도가 증가하면 유체 분자 한개가 정해진 공간에 놓여질 확률이 낮게되고 그렇다면 상대적으로 속도가 느린 유체 분자가 그 공간을 메우려 하는 성질에 의해 압력차가 발생한다는 내용..
  
  등등... 여러가지 해석방법이 있는데.. 저 두번째 설명이 어느정도 설득력 있는 것 같네요.
  
  원심력을 언급한 블로그의 내용에 어딘가 모순이 있는 것 같습니다.. 블로그 내용대로라면 원심력이 압력감소와 속도증가의 원인인데.. 원심력이 발생하지 않는, 유체가 병진운동만 하는 상황에서도 속도가 빠른쪽이 압력이 더 낮습니다..
  
  U자 관에 물을 채우고 한쪽 입구에 빠른속도로 공기를 흐르게 하면 물은 공기가 빠르게 흐르는 쪽으로 올라갑니다.. 정압이 작용하는 반대편 입구보다 압력이 낮아졌기 때문이죠.
  
  원심력에 의해 압력이 낮아진다는 것도 단순히 생각하면 그럴 수 있을 것 같으나.. 유체 분자를 원운동 시키는 요인이 물체의 형상과 근접한 다른 유체간의 점성등에 기인한 것인데.. 원심력은 뭐랄까.. 모순이 있는듯 합니다.. 그리고 원심력의 반작용력으로 항상 구심력이 있어야 하는데.. 이 구심력은 어떻게 설명을 해야하는지.. 명확히 설명드리고 싶은데.. 저도 10분정도 고민해도 어렵네요..
  
  확실한건 같이 붙어있던 두 유체 분자가 반달모양의 형상을 지나가는데 하나는 곡면을 지나가고 다른 하나는 평면을 지나간다라면 이 경우 두 분자는 끝부분에서 동시에 다시 만날 수 밖에 없습니다.  이미 이 사실은 다 증명이 됐구요.. (가령 유리구슬로 가득 찬 공간에 에어포일 모양의 형상을 쓸고 지나간다고 생각해보세요.)
  
  따라서 원글님이 보신 블로그에 정확히 어떤내용으로 쓰여있는지 모르겠지만.. 압력이 낮아지는 요인은 유체의 속도 감소가 원인입니다.. 압력이 낮아져서 속도가 증가하는게 아닙니다..

  공대시계 // 그 블로그 주소를 올려주시면 좋겠네요. 저도 좀 브라우징을 해보니 여러 주장이 있네요. 왜 서로 이웃하던 유체분자가 하나는 에어포일 윗면을 통과하고 다른 하나는 아랫면을 통과할 때 끝부분에서 꼭 만나야 하는가.. 이 자체는 가정이고 이 가정에 의해 압력차이가 발생한다.. 라는식의 주장도 있고.. 유체의 속도가 증가하면 유체 분자 한개가 정해진 공간에 놓여질 확률이 낮게되고 그렇다면 상대적으로 속도가 느린 유체 분자가 그 공간을 메우려 하는 성질에 의해 압력차가 발생한다는 내용.. 등등... 여러가지 해석방법이 있는데.. 저 두번째 설명이 어느정도 설득력 있는 것 같네요. 원심력을 언급한 블로그의 내용에 어딘가 모순이 있는 것 같습니다.. 블로그 내용대로라면 원심력이 압력감소와 속도증가의 원인인데.. 원심력이 발생하지 않는, 유체가 병진운동만 하는 상황에서도 속도가 빠른쪽이 압력이 더 낮습니다.. U자 관에 물을 채우고 한쪽 입구에 빠른속도로 공기를 흐르게 하면 물은 공기가 빠르게 흐르는 쪽으로 올라갑니다.. 정압이 작용하는 반대편 입구보다 압력이 낮아졌기 때문이죠. 원심력에 의해 압력이 낮아진다는 것도 단순히 생각하면 그럴 수 있을 것 같으나.. 유체 분자를 원운동 시키는 요인이 물체의 형상과 근접한 다른 유체간의 점성등에 기인한 것인데.. 원심력은 뭐랄까.. 모순이 있는듯 합니다.. 그리고 원심력의 반작용력으로 항상 구심력이 있어야 하는데.. 이 구심력은 어떻게 설명을 해야하는지.. 명확히 설명드리고 싶은데.. 저도 10분정도 고민해도 어렵네요.. 확실한건 같이 붙어있던 두 유체 분자가 반달모양의 형상을 지나가는데 하나는 곡면을 지나가고 다른 하나는 평면을 지나간다라면 이 경우 두 분자는 끝부분에서 동시에 다시 만날 수 밖에 없습니다. 이미 이 사실은 다 증명이 됐구요.. (가령 유리구슬로 가득 찬 공간에 에어포일 모양의 형상을 쓸고 지나간다고 생각해보세요.) 따라서 원글님이 보신 블로그에 정확히 어떤내용으로 쓰여있는지 모르겠지만.. 압력이 낮아지는 요인은 유체의 속도 감소가 원인입니다.. 압력이 낮아져서 속도가 증가하는게 아닙니다..