6. 유체 역학: 공학에서 배우는 여러 가지 것들

유체역학은 움직이는 유체(액체, 기체)와 이에 작용하는 힘에 대한 연구를 다루는 유체역학의 한 분야입니다. 엔지니어링에서 유체 역학은 다양한 응용 프로그램과 시스템에서 유체의 거동을 이해하고 분석하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

다음은 유체 역학의 몇 가지 핵심 개념입니다.

공학

유체 특성

유체의 특성을 이해하는 것은 유체 역학에서 필수적입니다. 이러한 특성에는 밀도, 점도, 압력, 온도 및 비중이 포함됩니다. 유체의 거동에 영향을 미치고 유체 흐름 분석에서 중요한 역할을 합니다.

 

보존 법칙

보존 법칙은 유체 역학 해석의 기초를 형성합니다. 이러한 법률에는 다음이 포함됩니다.

 

질량 보존

이 원칙은 검사 부피 내에서 질량이 보존된다는 원칙입니다. 이는 시스템으로 유입되는 질량 유량이 시스템 외부의 질량 유량과 동일함을 의미합니다.

 

운동량 보존

유체 입자의 운동량 변화율은 입자에 작용하는 알짜 힘과 같다는 법칙입니다. 이것은 Newton의 두 번째 운동 법칙에서 파생되었으며 유체 운동과 표면의 유체에 의해 가해지는 힘을 분석하는 데 적용됩니다.

 

에너지 보존

에너지 보존의 원리는 유체 역학에서 필수적입니다. 여기에는 유체 시스템 내에서 에너지 전달 및 변환 분석, 수행된 작업, 열 전달, 위치 및 운동 에너지의 변화를 설명하는 작업이 포함됩니다.

 

유체 흐름

유체 흐름은 층류와 난류의 두 가지 주요 유형으로 분류할 수 있습니다. 층류는 유체가 최소한의 혼합으로 평행 층으로 원활하게 흐를 때 발생합니다. 반면에 난류는 혼돈과 소용돌이가 심한 혼돈스럽고 불규칙한 움직임이 특징입니다.

 

베르누이 방정식

베르누이 방정식은 흐르는 유체의 압력, 속도 및 고도 사이의 관계를 설명합니다. 비점성, 비압축성 및 정상 유체 흐름에서 단위 질량당 총 기계 에너지(압력 에너지, 운동 에너지 및 위치 에너지의 합)는 일정하게 유지됩니다.

 

응용 분야

유체 역학은 공기 역학(비행기 같은 물체 주변의 기류 연구), 유체 역학(파이프, 강 및 수로의 물 흐름 연구), 유압 시스템, HVAC(난방, 환기 , 에어컨) 설계, 터보 기계류(예: 펌프 및 터빈) 등.

 

유체 역학을 이해하는 것은 효율적인 유체 시스템을 설계하고 흐름 프로세스를 최적화하며 다양한 엔지니어링 응용 프로그램의 적절한 기능과 성능을 보장하는 엔지니어에게 매우 중요합니다. 여기에는 유체 거동, 압력 강하, 유속 및 유체가 가하는 힘을 분석하고 예측하여 엔지니어가 유체 기반 시스템에 대해 정보에 입각한 결정과 설계를 할 수 있도록 합니다.