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상사칙이란? 오늘은 유체역학 내에서도 중요한 개념인 상사칙에 관하여 알아보도록 하겠다. 흐름의 현상이 관계되는 여러 가지 기계를 개발하는 경우, 모형시험이 중요한 역할을 한다. 예를 들면 항공기, 자동차, 선박 등의 설계에서 원형의 치수를 축소해 상사형인 모형을 이용하여 풍동이나 수조에서 실험하고, 그 결과로부터 원형의 성능을 예측, 평가한다. 또한, 펌프, 수차, 압축기 등의 유체기계에서는 상사칙에 의하여 치수나 회전수가 다른 2개의 상사형 기계의 성능환산이 가능하다. 이처럼 모형 시험이나 상사칙은 두 가지 흐름의 현상을 관련지어, 한쪽으로부터 다른 쪽의 추정을 하는 것이다. 따라서 모형과 원형의 형상이 기하학적으로 상사임과 아울러 유동에 관한 운동학적 상사 및 힘에 관한 역학적 상사의 조건이 필요하며, 이들 3가.. 2022. 8. 11.
경계층의 개념 오늘은 유체역학 내의 경계층의 개념에 대해 알아보자. 흐름 속에 물체가 놓여있을 때 물체로부터 어느 정도 떨어진 위치에서의 유속은 물체의 영향을 거의 받지 않아 비점성 유동에 가까운 흐름이라고 할 수 있다. 그러나 물체의 아주 가까운 위치에서의 유동을 상세히 관찰해보면, 물체 표면상에서는 속도가 0이지만 조금 벗어난 위치에서는 비점성 유동에 가까운 큰 유속이 되므로, 물체의 근처에서는 속도구배가 크게 나타난다. 이처럼 속도 구배가 큰 영역을 경계층이라고 하며, 그 외측의 흐름 영역을 주류 또는 자유 흐름이라고 한다. 이처럼 물체 주위의 흐름을 두 영역으로 나누어, 경계층의 흐름에는 점성유동의 이론을, 경계층 밖의 흐름에는 비점성 유동의 이론을 적용하면 된다. 유속의 흐름 속에 평판이 흐름 방향으로 놓여 .. 2022. 8. 10.
양력 오늘은 양력에 관해 알아보겠다. 양력(lift)은 물체의 주위에 유체가 흐를 때 물체의 표면에서 유체의 흐름에 대하여 수직 방향으로 발생하는 역학적 힘이다. 일반적인 유체 내에서 움직이는 모든 물체는 어떠한 방향의 항력을 받고 있으며, 물체의 형상이 비대칭일 경우에는 유체의 흐름에 수직하는 양력을 받게 된다. 고정익기의 날개 단면을 익형이라고 하는데, 익형으로 된 날개는 항력보다 훨씬 큰 양력을 발생시킨다. 물체의 모양이 익형이 아니더라도 양력이 발생하지만, 발생한 양력에 비해 항력이 훨씬 커서 항력 지수가 높게 나타나고, 결국 양력의 작용은 미미한 수준에 그치게 된다. 익형은 양력의 발생을 극대화하기 위해 특별히 고안된 형상으로서 양력 이외에도 항력, 추력, 중력이 작용한다. 고정익기의 날개뿐만 아니라.. 2022. 8. 8.
헬리콥터에 관해 알아보자 오늘은 헬리콥터에 관해 알아보겠다. 헬기 또는 헬리콥터(Helicopter, Chopper)는 대중적인 비행기인 고정익 항공기(Fixed wing Aircraft)와는 달라, 로터(Rotor)라고 불리는 날개를 회전시켜서, 추력과 양력을 얻어서 비행하는 구조를 가지고 있는 회전익 항공기(Rotor craft)를 가리킨다. 역사 18세기 후반에서 19세기 후반에 여러 가지 모형이 고안되었으며. 실험을 수행하였다. 조종사가 탑승하여 실제로 이륙에 성공한 것은 20세기에 들어선 직후이다. 1907년 폴 코르뉴는 약 2m 높이에서 20.25초간 공중에서 정지하는 실험에 성공하였다. 또한, 비행이 가능한 최초의 헬리콥터가 이륙하는 데 성공한 것은 1937년 하인리히 포케가 개발한 포케 울프 FW 61기였다. 19.. 2022. 8. 7.
표면장력 오늘은 유체역학에서 기본인 표면장력에 대해서 알아보는 시간을 갖겠다. 표면장력(surface tension)은 액체의 표면이 스스로 수축하여 되도록 작은 면적을 취하려는 힘의 성질을 뜻한다. 가장 쉬운 예를 들면, 소금쟁이와 같은 곤충이 물 위에 걸을 수 있는 것도 이 속성에서 비롯된다. 또 다른 예를 말하자면, 바늘 등의 금속 물질, 포일 조각, 면도 칼날과 같은 조그마한 물체들이 물 표면 위에 뜨는 것을 들 수 있다. 이는 모세관 현상과 밀접한 관계가 있다. 분자 사이에 작용하는 힘에 따라 분자가 서로 응축하려고 하면서 모이고, 이러한 결과 표면적이 적은 원 모양이 되려고 한다. 물방울이나 비눗방울이 둥근 것도 표면장력의 원리에 따른 것이라고 볼 수 있다. 표 표면장력은 온도가 오르면 낮아지는 특성을.. 2022. 8. 6.
기계공학의 꽃인 터빈에 관해 알아보자 기계공학의 꽃인 터빈에 관해 알아보자 터빈(turbine)은 유체의 흐름으로부터 에너지를 뽑아내는 회전 기관으로써, 1828년 공학 경쟁 기간 동안 클라우드 버딘이 소용돌이라는 뜻의 라틴어 turbo를 따서 터빈이라는 이름에서 유래됐다. 가장 단순한 터빈은 날개가 부착된 움직이는 부분을 가지고 있으며, 날개 위에 유체를 움직임으로써 에너지를 축 차에 전가한다. 예를 들면 물레바퀴, 풍차를 들 수 있다. 증기 터빈, 가스 터빈, 수력 터빈은 날개 주변에 덮개를 가지고 있으며, 이것이 유동체를 제어한다. 현대 증기 터빈의 발명가는 영국의 엔지니어 찰레스 엘저논 파슨스로 알려져 있다. 터빈과 비슷하지만 방식이 거꾸로인 장치는 펌프와 압축기가 있다. 일반적으로 수많은 가스 터빈 엔진 속에서 축류식 압축기를 들 .. 2022. 8. 5.
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