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공학 문제해결/유체역학

【유체역학】 동점성계수란? + 단위, MLT 차원 동점성계수(dynamic viscosity)란 점성계수(viscosity)를 밀도(density)로 나눈 값이며, 층류와 난류를 구분하는 척도로도 사용되고 있습니다. 즉, 의 수식으로 간략하게 표현()할 수 있습니다. 이때, 레이놀즈 수는 로 나타낼 수 있는데, 분모에 동점성계수가 있는 것을 보실 수 있습니다. 원형관에서 레이놀즈수(Re)가 2100이하이면 '층류', 그 이상이면 '천이 영역' 또는 '난류'로 나타낼 수 있습니다. 즉, 층류와 난류를 구분하는 척도인 레이놀즈 수(Re)에 중대한 영향을 미치는 것이 '동점성계수'라는 것입니다. 따라서 동점성계수가 클수록 층류의 성격을 띄고 작으수록 난류가 될 경향이 높다고 말할 수 있습니다. 이때, 동점성계수의 단위는 stokes로 cm^2/s 가 일반적으..
【유체역학】 수격현상(Water Hammering) 간략 설명 "I shut my eyes in order to see." - Paul Gauguin "나는 보기 위해 눈을 감는다." - 폴 고갱 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 유체역학, 유압기기에서 등장하는 '수격현상(water hammering)'에 대해 간략하게 알아보도록 하겠습니다. 일반기계기사에서 등장하는 개념 수준으로 작성하였고 이해를 위해 동영상을 첨부하였습니다. 보시고 도움이 되시길 바랍니다. 1. 수격 현상(수격 작용, water hammering)이란? ① 긴 관로 속을 액체가 흐르고 있을 때 관로의 끝에 있는 밸브를 갑자기 닫으면 운동하고 있는 물체를 갑자기 정지시킬 때와 같은 심한 충격을 받게 되는 현상. ② 관로 내의 물의 운동상태를 갑자기 변화시킴에 따라 생기는 물의 급격한 압력 변화의 현상..
【유체역학】 캐비테이션(공동현상)의 간략 설명 "I belive that one of life's greatest risks is never daring to risk." - Oprah Winfrey "조금도 위험을 감수하지 않는 것이 인생에서 가장 위험한 일일 것이라 믿는다." - 오프라 윈프리 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 기계공학 中, 유체역학 파트에서 나타나는 개념인 '공동현상(캐비테이션)'에 대해서 포스팅하고자 합니다. 대학 수준 정도로 간략하게 설명하였으니 참고만 하시길 바랍니다. 일반기계기사 수준이며, 이해를 위한 관련 영상 1개를 첨부하였습니다. 1. 공동현상(캐비테이션, cavitation)이란? : 유체의 속도 변화에 의한 압력변화로 인해 유체 내에 공동이 생기는 현상을 말한다. 공동현상은 빠른 속도로 액체가 운동할 때 액체의 압력..
【유체역학】 수면 아래 수문의 작용점과 힘 문제풀이 "A life spent making mistakes is not only more honorable, but more useful than a life apent doing nothing." - George Bernard Shaw "실수하며 보낸 인생은 아무 것도 하지 않고 보낸 인생보다 훨씬 존경스러운 뿐 아니라 훨씬 더 유용하다." - 조지 버나드 쇼 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 유체역학에서 수면 아래에 위치한 원형 수문에 가해지는 힘과 그 힘의 작용점의 위치를 찾는 문제를 풀어보겠습니다. 참고하시고 도움이 되셨다면, 가장 아래의 '공감' 한번 눌러주시면 감사드리겠습니다. [문제] 그림과 같은 지름이 2m인 원형수문이 상단의 수면으로부터 6m 깊이에 놓여 있다. 이 수문에 작용하는 힘과 힘의 작용..
【유체역학】 곡면에 가해지는 힘 문제풀이 "How many cares one loses when one desides not to be something but to be someone." - Gabriel Coco Chanel "무언가가 아니라 누군가가 되기로 결정을 하고 나면 얼마나 많은 걱정을 덜게 되는가." - 가브리엘 코코 샤넬 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 유체역학에서 자주 등장하는 '곡면에 가해지는 힘' 관련한 문제입니다. [문제] - 일반기계기사 필기 기출문제 그림과 같이 속도 V인 유체가 속도 U로 움직이는 곡면에 부딪혀 90˚의 각도로 유동방향이 바뀐다. 다음 중 유체가 곡면에 가하는 힘의 수평방향 성분 크기가 가장 큰 것은? (단, 유체의 유동 단면적은 일정하다.) [선택지] ① V = 10 m/s, U = 5 m/s ② V..
【유체역학】 풍동 모형실험 레이놀즈 상사성 문제풀이 "Study the past if you would define the future." - Confucius "미래를 결정짓고 싶다면 과거를 공부하라." - 공자 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 유체역학에서 레이놀즈 수 상사성에 대한 문제입니다. 레이놀즈 수를 적용하여 상사법칙을 풀이하는 문제는 아래와 같이 '유체 속'에서 움직이는 물체에 대해서 적용합니다. (자유표면의 경우에는 프루드 수를 적용해야합니다.) [문제] -일반기계기사 기출문제 자동차를 개발하여 풍동에서 모형실험을 하고자 한다. 원형 자동차는 50km/h 로 설계되었다면, 모형의 길이를 1/6로 축소하면, 풍동의 유속은 몇 m/s로 유지하여야 하나? [문제풀이] 앞서 언급하였듯이, 이번 문제는 '풍동 속'에 존재하기 때문에 '유체 속'에서의 ..
【유체역학】 수직벽 오리피스 속도 문제풀이 "지나치게 도덕적인 사람이 되지 마라. 인생을 즐길 수 없게 된다. 도덕 그 이상을 목표로 하라. 단순한 선함이 아니라 목적이 있는 선함을 가져라." - 헨리 데이비스 소로우 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 유체역학 문제 중, 수위가 다른 양쪽 사이에 수직벽이 있고, 그 사이에 있는 오리피스를 통해 액체가 지나갈 때의 속도를 구하는 문제입니다. 주로 한쪽에만 있는 것만을 풀어보셨을텐데, 이번 문제도 그러한 문제들과 아주 유사하게 풀 수 있습니다. 다만, 공학적 개념이 부족하다면 처음 문제를 접하면 어려워하실 수도 있을 것 같아서 이렇게 포스팅하게 되었습니다. 이 글을 읽으시는 분들께 많은 도움이 되길 바랍니다. [문제] 그림과 같이 수직벽의 양쪽에 수위가 다른 물이 있다. 벽면에 붙인 오리피스를 통하여 수..
【유체역학】 전압력이 작용하는 수문 힌지 문제 풀이 [문제] [문제해설] 문제에서 점 C가 물의 자유표면과 동일한 높이입니다. 이때 위와 같이 ㄱ자 형태의 수문이 점 A의 힌지를 가지고 있을 때에 수문이 닫힌 상태로 유지하기 위한 힘 F의 크기를 묻고 있습니다. 이때, 물 때문에 수문의 점 A의 우측에서 수압이 작용하기 때문에 수문은 좌측으로 밀리게 됩니다. 하지만, 점C에 힘 F를 가해줌으로써 수문을 닫은 상태로 유지해야합니다. [문제 풀이 및 해설] 수문을 닫은 상태로 유지하기 위해서는 물체(수문)가 모멘트의 평형 상태여야합니다. 즉, 힘 F와 물로인한 모멘트의 크기가 동일해야합니다. 문제에서 힘 F의 크기를 묻고 있으므로 물로 인한 힘을 구하면 점 A에 대한 모멘트가 동일해야하기 때문에 알 수 있습니다. 우선, 물에 의한 힘을 구하기 위해서는 ① 수..
【유체역학】 물에 잠긴 평판에 작용하는 힘(전압력) 구하기 2017년도 2회차 일반기계기사 기출문제 중, 3과목 유체역학의 49번 문제입니다.문제는 위 사진을 참고해주시고, 아래는 풀이과정입니다. 보기 좋으시라고 처음으로 한글파일로 작성해서 캡처본을 올려봅니다. '1. 개념 및 공식'에서부터 차례대로 보시면 이해가 빠를 겁니다. 개념에 대한 공식부터 각각의 입력값을 넣어주고 최종적으로 결과를 계산하는 것입니다. 문제를 모두 이해하셨으면, 4번의 암기해야할 내용을 필히 암기해주시면 되겠습니다.
【유체역학】 종속도, 비행 항력 예제문제 풀이 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 제목에 적힌 것처럼 종속도, 비행 항력 관련한 예제 문제를 풀어보겠습니다. 1. 우선 관련 정의를 살펴보겠습니다. #종단속도 #종속도 = 공기나 물과 같은 유체 속을 낙하하는 물체는 중력에 의한 낙하 가속도 g로 인해 낙하속도가 빨라지지만 어떤 값 이상으로는 빨라지지 않고 일정한 속도에 도달하게 되는데, 이때의 속도를 종단속도(終端速度)라고 한다.[네이버 지식백과] 종단속도 (시사상식사전, 박문각) #공기항력 [aerodynamic drag, 空氣抗力 ] = 공기의 흐름이 물체에 미치는 힘[공기력(空氣力)] 중 흐름 방향의 성분. 저항 대신에 항력(抗力)이라는 말도 사용된다. 공기저항은 압력저항과 마찰저항으로 분류된다. 열차의 공기저항은 선두부 및 후미부에 작용하는 「압력저..