유체 흐름 및 유형 유체가 지점이나 경로를 통과할 때 유체의 흐름과 관련된 다양한 매개변수가 다른 패턴으로 변경됩니다. 공간과 시간에 따른 흐름 매개변수의 조건부 분산에 따라 다양한 유형의 유체 흐름을 분류하는 방법을 연구합니다 .모든 유체 흐름의 두 가지 공통 매개변수는 유체 입자의 속도와 고려 중인 유체의 압력입니다. 액체의 흐름은 시간과 거리에 따른 흐름 매개변수의 변화에 따라 서로 다른 패턴으로 나눌 수 있습니다. 유체 흐름의 유형다음은 6가지 유형의 유체 흐름입니다. 정상 및 비정상 흐름 균일 및 비균일 흐름 1차원, 2차원, 3차원 흐름 회전 또는 비회전 흐름 층류 또는 난류 압축성 또는 비압축성 흐름 1. 정상 및 비정상 유체 흐름1. 꾸준한 흐름정상 흐름은 조건(속도, 압력 및 단면적)이 지점마다 다를 수 있지만 시간이 지나도 변하지 않는 흐름입니다. 실제 조건에서 시간이 지남에 따라 절대적으로 일정한 매개변수가 있는 이러한 흐름을 갖는 것은 매우 드뭅니다. 매개변수는 일반적으로 시간이 지남에 따라 변경되지만 분산은 특정 매개변수의 평균이 고정된 기간 동안 일정하게 유지되는 작은 범위 내에 있습니다.2. 불안정한 흐름유체의 어떤 지점에서 조건이 시간이 지남에 따라 변하면 흐름이 불안정하다고 합니다. (실제로 속도와 압력에는 항상 약간의 차이가 있지만 평균값이 일정하면 흐름이 일정하다고 가정합니다. 일정한 흐름은 균일하거나 불균일할 수 있으므로 불안정한 흐름도 균일하거나 불균일할 수 있습니다. 정상 흐름의 경우 배출은 시간이 지남에 따라 일정하고 균일한 흐름의 경우 흐름 스트림을 통과하는 유체 흐름의 단면적이 일정합니다. 2. 균일 및 비균일 유체 흐름1. 균일한 흐름흐름 매개변수가 흐름 경로를 따라 거리에 따라 일정하게 유지되면 유체 흐름은 균일한 흐름입니다.균일한 흐름을 위해서는 흐름의 단면적이 일정해야 합니다. 따라서 균일한 흐름의 적절한 예는 일정한 직경의 파이프라인을 통과하는 유체의 흐름입니다. 반대로 가변 직경의 파이프라인을 통한 흐름은 본질적으로 균일하지 않습니다.2. 불균일한 흐름유체 흐름은 흐름 매개변수가 변경되고 흐름 경로의 다른 지점에서 변경되는 경우 균일하지 않습니다. 주어진 순간에 속도가 모든 지점에서 균일하지 않으면 흐름이 균일하지 않습니다. (실제로 이 정의에 따르면 경계에 있는 유체는 일반적으로 0인 경계 속도를 가져야 하기 때문에 고체 경계 근처를 흐르는 각 유체는 균일하지 않습니다. 그러나 모양과 크기가 다음과 같은 경우 흐름이 균일하다고 가정합니다. 유체 흐름의 단면적은 일정합니다). 위의 내용을 결합하여 모든 흐름을 다음 네 가지 유형 중 하나로 분류할 수 있습니다. 1. 일정한 균일 흐름조건은 시간에 따라 스트림의 위치에 따라 변경되지 않습니다. 예를 들어 일정한 직경의 파이프에서 일정한 속도로 흐르는 물이 있습니다.2. 일정하지 않은 흐름조건은 스트림의 지점마다 다르지만 시간이 지나도 변하지 않습니다. 예를 들어, 유체는 입구에서 일정한 속도로 테이핑 파이프에서 흐릅니다. 속도는 출구를 향해 파이프 길이를 따라 이동함에 따라 변경됩니다.3. 비정상 균일 흐름주어진 순간에 조건은 주어진 시간의 모든 지점에서 동일하지만 시간이 지남에 따라 변경됩니다. 예를 들어 일정한 속도로 펌핑하는 펌프에 연결된 일정한 직경의 파이프가 닫힙니다. 4. 비정상 비균일 흐름흐름의 모든 상태는 지점마다 그리고 모든 지점에서 시간이 지남에 따라 변경될 수 있습니다. 3. 1차원, 2차원 및 3차원 유체 흐름일반적으로 모든 유체는 3차원 형태로 흐르고 압력, 속도 및 기타 흐름 특성에 따라 모든 방향으로 변하지만 많은 경우에 가장 큰 변화는 두 방향 또는 한 방향에서만 발생합니다. 이러한 경우 다른 방향의 변경 사항을 효과적으로 무시하여 분석을 더 간단하게 만들 수 있습니다.1. 1차원 흐름속도, 압력, 깊이 등과 같은 흐름 매개변수가 횡단면을 가로지르지 않고 주어진 순간에 흐름 방향으로만 변경되는 경우 흐름은 1차원적입니다. 흐름이 불안정할 수 있습니다. 이 경우 매개변수가 시간에 따라 변경되지만 여전히 횡단면을 가로지르지는 않습니다. 1차원 흐름의 예로는 파이프의 흐름이 있습니다. 모든 흐름 매개변수는 시간과 공간 좌표의 함수로만 표현될 수 있습니다. 단일 공간 조정은 일반적으로 유체가 흐르는 중심선(크게 직선이 아님)을 따라 측정된 거리입니다. 사실, 점도가 솔리드 경계에서 속도를 0으로 감소시키기 때문에 흐름은 결코 1차원이 아닙니다. 그러나 실제 흐름의 불균일성이 그다지 크지 않은 경우에는 "1차원적 해석"에서 가치 있는 결과를 얻을 수 있는 경우가 많습니다. 모든 섹션(흐름에 수직)에 대한 흐름 매개변수의 평균값은 해당 섹션의 전체 흐름에 사용되는 것으로 가정합니다. 2. 2차원 흐름흐름 매개변수가 흐름 방향에서 이 방향으로 그리고 직각에서 한 방향으로 다르다고 가정할 수 있는 경우 흐름은 2차원입니다. 이러한 유형의 흐름에서 유선은 한 평면의 곡선이며 모든 평행 평면에서 동일합니다. 아래 그림에서 일반적인 유선을 볼 수 있는 위어 위를 흐르는 예가 있습니다. 모든 흐름 매개변수는 시간과 두 공간 좌표(예: x 및 y)의 목적입니다. z 방향에 변화가 없습니다. 모든 순간 방향에서 z 방향에 대해 유사한 유선 패턴이 모든 평면에서 발견됩니다. 3. 3차원 흐름3차원 유체 흐름에서 유체 역학 매개변수는 3개의 공간 좌표와 시간의 함수입니다. 공간에서 유체 요소의 움직임은 세 가지 특징을 동시에 가지고 있습니다. 번역 변형률 회전 4. 회전 또는 비회전 유체 흐름1. 회전 흐름유체 입자도 흐름선을 따라 흐르면서 자체 축을 중심으로 회전하는 흐름 유형입니다. 2. 비회전 흐름유체 입자가 흐름선을 따라 흐를 때 자체 축을 중심으로 회전하지 않는 흐름 유형입니다. 유체 요소의 각운동량을 분석하여 모든 흐름을 회전 또는 비회전으로 분류합니다. 유체 요소 경계의 두 교차선 내 각도가 흐름에서 이동하는 동안 회전하면 흐름이 회전 흐름입니다.그러나 유체요소가 전체적으로 회전하고 경계선 내에서 각도의 변화가 없다면 그 흐름은 회전유동이 될 수 없으므로 비회전유동이다.이는 회전 흐름에서 유체 요소에 약간의 변형이 있어야 함을 의미합니다. 이러한 유체요소의 변형이나 전단변형은 확실히 접선력과 전단응력에 의해 발생한다.전단 응력은 점성에 의해 발생하므로 점성 유체의 흐름은 회전합니다. 이것이 비점성 또는 이상적인 액체의 흐름이 항상 비회전적이라는 것을 의미하지는 않습니다. 일반적인 유체의 흐름은 외부 작업 또는 열 상호 작용에 의해 회전할 수 있습니다.5. 층류 또는 난류 1. 층류유체 입자가 잘 정의된 경로 또는 흐름을 따라 이동하는 흐름의 유형으로 정의되며 모든 유선이 직선적이고 평행합니다. 따라서 입자는 발광 또는 인접 레이어 위로 매끄럽게 미끄러지는 레이어로 이동합니다. 이러한 유형의 흐름은 점성 흐름이라고도 합니다. 적당히 움직이는 유체 흐름은 일부 시트가 다른 레이어 위로 이동하는 것과 같이 다른 레이어를 지나 이동하는 유체 레이어로 구성됩니다. 이러한 유체의 흐름을 층류라고 합니다. 층류에서 점성 전단 응력은 이러한 흐름 층 내에서 속도 분포를 정의하는 이러한 유체 층 사이에서 작용합니다. 전단 응력은 층류의 전단 응력에 대한 Newton 방정식으로 정의됩니다.2. 난류난류는 유체 입자가 지그재그 방식으로 움직이는 흐름 유형입니다. 지그재그 방식으로 유체 입자의 움직임으로 인해 높은 에너지 손실을 일으키는 소용돌이가 형성됩니다. 차가운 층의 유속이 증가함에 따라 부드럽게 움직이는 이러한 층이 무작위로 증가하기 시작하고 유속이 추가로 증가하면 유체 입자의 흐름이 완전히 무작위가 되어 이러한 층류 층이 더 이상 존재하지 않습니다. 난류의 전단 응력은 층류의 전단 응력보다 높습니다.6. 압축성 또는 비압축성 흐름1. 압축성 흐름압축성 흐름은 유체의 밀도가 지점마다 다르거나 밀도(ρ)가 유체에 대해 일정하지 않은 유체 흐름의 한 유형입니다. 2. 비압축성 흐름유체 흐름의 밀도가 일정한 흐름 유형입니다. 액체는 일반적으로 비압축성이며 기체는 압축성입니다.모든 유체는 압축 가능합니다. 심지어 물도 마찬가지입니다. 압력이 약간 변하면 밀도도 변합니다. 정상 조건에서 압력 변화가 작다면 유동 분석을 단순화하고 비압축성이며 밀도가 일정하다고 가정할 수 있습니다.알다시피 액체 압축은 매우 어렵기 때문에 대부분의 안정적인 조건에서는 적합하지 않은 것으로 간주됩니다. 일부 불안정한 조건에서는 매우 높은 압력 차이가 있을 수 있으며 액체에 대해서도 이러한 차이를 고려해야 합니다. 대조적으로 유리는 매우 쉽게 압축되며 대부분의 경우 압력 변화를 고려하여 압축된 상태로 취급해야 합니다.클라우드를 활용한 유체역학이란?▶