유체 흐름의 다른 유형은 무엇입니까-완전한 설명

유체 소개

유체는 전단 응력 하에서 지속적으로 변형되는 경향이 있는 물질이다. 그것은 액체와 가스로 구성됩니다. 지구상의 모든 문제는 그들의 행동에 따라 두 가지 범주,즉 고체 및 유체로 분류 될 수 있습니다. 특정 주어진 조건 하에서 흐르고 경향이 있는 물질은 액체에게 불립니다. 유체 흐름의 유형을 더 잘 이해하고 시각화하기 위해 다양한 유형의 유체와 유체와 고체의 차이를 이해하는 것이 필수적입니다. 이 글에서,우리는 유체의 종류와 간단한 고체 및 유체의 차이에 대해 논의하고 유체 흐름의 유형에 이동합니다.

유체의 종류

유체는 전단 응력 하에서의 거동에 따라 분류된다. 행동은 액체의 점성 그리고 조밀도에게 불린 양 덕분에 분석됩니다. 점성은 고체의 움직임을 저항하는 고체 입자에 존재하는 마찰력과 같습니다. 유체 흐름에 저항하고 후속 유체 층 사이의 상대 운동을 유도합니다.

분류하고 분류를 더 잘 이해하려면 다음 방정식을 고려하십시오:

참고:위의 방정식은 한 방향으로 흐르는 유체를 나타냅니다(엑스-방향),다른 모든 방향의 흐름은 0 입니다.

우리는 다음과 같이 논의되는 6 가지 유형으로 유체를 분류 할 수 있습니다:

1. 이상적인 유체:

이 유형의 유체에서는 점도가 0 으로 간주되고 밀도는 모든 곳에서 일정합니다. 그것은 유체 흐름에서 유체 층 사이에 상대 운동이 없다는 것을 의미하며 모든 층은 동일한 속도로 움직입니다. 이상적인 유체는 가정이며,그들은 현실에 존재하지 않습니다. 이러한 가정은 주어진 조건에서 일부 유체의 동작을 분석하기 위해 만들어집니다.

요컨대,우리는 말할 수 있습니다,

2. 실제 유체:

이 유형의 유체에서 점도는 0 이 아니며 밀도는 유체의 모든 곳에서 다릅니다. 그것은 유체 흐름에서 유체 층 사이에 상대 운동이 있음을 의미합니다. 실제 유체는 실제로 유체가 소유 한 행동이지만 분석을 더 간단하게 만들기 위해 종종 무시됩니다. 실제 유체에서는 유체의 점도에 대한 밀도 및 고정 값의 변화에 대한 고정 공식이 없습니다. 모든 유체는 자연에서 실제 유체입니다.

요컨대,우리는 말할 수 있습니다,

3. 뉴턴 유체:

실제 유체에서는 밀도를 계산하는 정확한 공식이 없으며 유체의 점도를 알지 못합니다. 뉴턴 유체는 점도 값이 정의 된 유체이며 지수(엔)는 1 입니다. 모든 뉴턴 유체에 대한 방정식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다:

뉴턴 유체는 일정하고 가변적 인 밀도를 가질 수 있지만 시간과 공간에 대한 밀도

의 변화는 우리에게 알려질 것입니다.

요컨대,우리는 말할 수 있습니다,

4. 비 뉴턴 유체:

이 유형의 유체에서 점도는 0 이 아니며 정확하게 정의됩니다. 밀도는 시간과 공간에 대해 다양하거나 일정하게 유지 될 수 있습니다. 주요 차이점은 지수’엔’의 값으로 발생합니다.이 값은 1 이 아니며 비 뉴턴 유체의 유형에 따라 다릅니다. 모든 비 뉴턴 유체에 대한 방정식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다:

5. 압축성 유체:

유체는 시간과 공간에 따라 밀도가 변하면 압축성 유체라고 한다. 이 경우 점도는 0 또는 0 이 될 수 있으므로 점도에 대해 말할 수 없습니다.

요컨대,우리는 말할 수 있습니다,

6. 비압축성 유체:

유체의 밀도가 시간과 공간에 따라 변하지 않으면 유체는 비압축성이라고 합니다. 이 경우 점도는 0 또는 0 이 될 수 있으므로 점도에 대해 말할 수 없습니다.

즉,우리는 말할 수 있습니다,

아래 분류는 그들의 점성 및 조밀도를 기준으로 하여 다른 액체의 재산을 목록으로 만듭니다:

S.no.	유체의 종류	점도	밀도
1	이상적인 유체	제로	상수
2	실제 유체	0 이 아닌	가변
3	뉴턴 유체	0 이 아니며 명확한 공식	는 상수 또는 변수 일 수 있습니다.
4	비 뉴턴 유체	비-0 및 공식은 비 뉴턴 유체의 유형에 따라 달라집니다	상수 또는 가변
5	압축성 유체	0/0 이 아닌	가변
6	비압축성 유체	영/0 이 아닌	상수

고체 대 유체:그들 사이의 차이점

고체와 유체는 행동이 다르며 같은 방식으로 물리학 규칙을 따르지 않습니다. 속성의 차이 때문에 우리는 유체에 대한 고체 및 유체 역학에 대한 고체 역학을 가지고 있습니다. 우리는 다양한 조건에서 그들의 행동을 면밀히 관찰 할 때 그들 사이에 많은 차이점을 알 수 있습니다. 그들의 행동을 더 간단한 방식으로 그룹화하기 위해 전단 응력이라는 속성을 사용합니다. 그것은 유체의 흐름 속성을 정의하고 그 행동이 고체와 어떻게 다른지 정의합니다. 고체는 구부리고 전단 응력의 활동의 밑에 모양없이 해 경향이 있습니다. 따라서 전단 응력은 굽힘 또는 변형에 따라 선형 적으로 다릅니다. 액체는 전단 응력의 활동의 밑에 지속적으로 모양없이 해 경향이 있고,전단 응력의 변이는 개악에 선형 이지 않습니다. 이 고체 및 유체의 주요 차이점이다.

그림:전단 응력 거동

유체 흐름의 원동력

유체의 흐름 특성은 사이클론,날씨 변화,내연 기관의 냉각 등과 같은 다양한 현상을 초래합니다. 이 질문은 유체의 흐름에 대한 이유는 무엇입니까? 그리고 모든 조건에서 유체 흐름 거동을 예측할 수 있습니까? 유체는 두 점 사이의 압력 차이 때문에 한 지점에서 다른 지점으로 흐릅니다. 이 두 지점에서 압력 차이를 균등하게하기 위해 고압에서 저압으로 유체의 자연스러운 흐름이 발생합니다. 펌프 등과 같은 외부 구동력으로 저압에서 고압 영역으로의 흐름을 달성 할 수 있습니다. 유체 흐름 패턴은 분류 할 수 있지만 순식간에 정확하게 예측할 수는 없습니다. 유체 흐름 동작에 대한 모든 예측은 주어진 순간에 흐름의 동작을 근사하기 위해 수치 기술을 사용하는 소프트웨어의 사용으로 이루어집니다.

이미지 소스

유체 흐름에 대한 연구를 시작하려면 먼저 유체 흐름의 다른 매개 변수에 대해 알아 보겠습니다. 이러한 매개 변수는 타임라인,패스라인,스트리크라인 및 간소화입니다.

타임 라인:

주어진 순간에 인접한 유체 입자가 흐르는 것을 표시하면 타임 라인을 형성합니다. 예를 들어,일정한 전단 응력의 작용 하에서 유체 입자 거동을 보여주기 위해 타임 라인은 각 순간에 유체의 변형을 제공하기 위해 도입되었습니다. 따라서 타임 라인에서 유체의 모든 입자는 주어진 순간에 추적됩니다.

그림.4:타임 라인

경로선:

유체 입자의 경로를 한동안 추적하면 경로선이 형성됩니다. 예를 들어,염료 및 연기를 취하고 후속 동작에 대한 긴 노출 사진을 찍으십시오. 입자에 의해 추적되는 경로는 경로선입니다. 여기서 우리는 유체의 소스 입자를 고려하고 주어진 시간 동안 그 경로를 관찰합니다. 이 시간 동안 입자가 추적 한 경로는 입자의 경로선입니다.

그림.:경로선

줄무늬선:

일정 시간 동안 주어진 위치에서 유체 입자 경로를 표시하면 줄무늬선이 형성됩니다. 자동차의 풍동 공기 역학적 테스트 중에 연기는 공기 역학적 힘과 항력 평가를 위해 자동차쪽으로 방출됩니다. 차를 통해 연기에 의해 추적 경로는 줄무늬입니다. 여기에,우리는 후속 레이어의 흐름을 고려 시간의 주어진 순간에 자신의 위치를 관찰하고 줄무늬를 형성하는 위치를 추적.

그림:스트리크라인

유선형:

그것은 유체 입자에 대해 그려진 경로이므로 그것에 접하는 지점에서 유체 입자의 속도의 방향을 제공합니다. 이후 그들은 흐름에 접선,유선형 따라 아무 흐름 수 있습니다. 그들은 유선이 유체 입자에 의해 추적 속도 필드를 나타 내기 위해 그려 흐름 시각화,컴퓨터 시뮬레이션에 사용됩니다.

그림.:유선형

유동 유형

유동 유형은 다음과 같이 분류할 수 있습니다:

1. 균일 및 비 균일한 흐름을
2. 안정과 불안정한 흐름을
3. 회전 및 Irrotational 흐름을
4. 압축하고 비압축성 유
5. 점성 및 비점성 유량
6. 외부 및 내부 흐름을
7. 층류 및 난류 흐름
8. 1D,2D, 고 3D Flow

자에 대해 연구하고 그들을 하나씩:

1. 균일하고 비균일 한 흐름

유체 흐름은 유체의 속도가 공간에 따라 변하지 않으면 균일하다고합니다. 따라서 이러한 유형의 유체 흐름에서 속도는 시간에 의존하지 않고 엑스,와이,지 유체 입자의 좌표.

유체 흐름은 공간에 따라 유체의 속도가 변하면 불균일하다고 합니다. 따라서 이러한 유형의 흐름에서 속도는 시간 및 엑스,와이,지 유체 입자의 좌표. 예를 들어,도면에 도시 된 바와 같이,유동 속도는 단면적이 변하지 않을 때 일정하지만,단면적이 변화함에 따라 유체가 단면적으로 이동함에 따라 속도가 변화한다. 흐름은 본질적으로 비 통일이됩니다.

단면이 균일 한 파이프를 통한 유체의 흐름을 균일 한 흐름이라고하며 유체 흐름이 균일 한(또는 테이퍼 진)단면이 아닌 파이프를 통한 경우 비 균일 흐름이라고합니다

2. 정상 및 비정상 흐름

속도 및 압력과 같은 유체 특성이 시간에 따라 변하지 않으면 유체 흐름이 정상이라고합니다. 따라서 이 흐름에서 유체 특성은 엑스,와이,지 유체 입자의 좌표. 이러한 유형의 흐름에 대해 스트리크라인,스트리크라인 및 패스라인은 동일합니다.

속도 및 압력과 같은 유체 특성이 시간에 따라 변하면 유체 흐름이 불안정합니다. 따라서,이 흐름에서 유체 특성은 시간 및 엑스,와이,지 유체 입자의 좌표. 이 흐름 유형의 경우 스트리크라인,간소화선 및 경로선이 동일하지 않습니다.

주어진 그림에서 첫 번째 표현식은 정상 흐름을 나타내고 두 번째 표현식은 비정상 흐름에 대한 것입니다. 관을 통해서 일정한 출력은 관을 통해서 변하기 쉬운 출력은 불안정한 교류 인 그러나,꾸준한 교류 일 것입니다.

3. 회전 및 회전 흐름

유선형 이동하는 동안 유체 입자가 자신의 축에 대해 회전하는 경우,그것은 회전 흐름이라고합니다.
유체입자가 유선형으로 움직이면서 축을 중심으로 회전하지 않으면 이를 비회전 흐름이라고 한다.
우리는 흐름의 속도에 따라 흐름의 소용돌이를 계산하여 이러한 유형의 흐름을 식별 할 수 있습니다. 소용돌이가 0 이면 유체 흐름은 회전하지 않고 그렇지 않으면 회전 흐름입니다.

4. 압축성 및 비압축성 흐름

압축성 흐름에서 유체의 밀도는 시간과 공간에 따라 변화합니다. 동안,비압축성 흐름에서 유체의 밀도는 일정하게 유지됩니다. 이 흐름은 브레이크 액에 응용 프로그램을 찾습니다. 브레이크 시스템에서 브레이크 액 파단에 대 한 바퀴에 발에 의해 만들어진 압력을 전송 합니다. 유체가 비압축성 인 경우,효과적인 제동을 위해 바퀴에 발에 의해 적용되는 정확한 압력을 전송합니다. 유체가 압축 가능한 경우 휠로 전달되는 압력은 적용된 것보다 적습니다. 심지어 0 일 수도 있습니다. 따라서 브레이크 액은 본질적으로 비압축성이어야합니다.

우리는 마하 수를 사용하여 이러한 유형의 유체 흐름을 신속하게 식별 할 수 있습니다. 유체의 음속은 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의 음속과 유체의

0<=마<0.33	비압축성 흐름
마>0.33	압축성 흐름

5. 점성 및 비 점성 흐름:

점성 흐름에서 유체 입자는 후속 층 사이에서 점도를 경험하므로 유체 입자 층 사이에서 상대 운동이 발생합니다. 비 점성 흐름에서 유체 입자는 후속 층 사이에 점도를 경험하지 않으므로 유체 입자 사이에 상대 운동이 없습니다.

6. 외부 및 내부 흐름:

내부 유체 흐름

벽의 존재는 이러한 유형의 흐름 패턴을 결정합니다. 솔리드 바디에 의해 완전히 제한되는 흐름을 내부 흐름 또는 덕트 흐름이라고합니다.

솔리드 바디가 흐름을 구속하지 않으면 외부 흐름이라고합니다. 예를 들어,자동차 위의 흐름을 외부 흐름이라고 하며,이는 소프트웨어 및 풍동 테스트를 통해 시각화됩니다. 원형 파이프 내부의 흐름은 내부 흐름이며 소프트웨어 및 간단한 실험실 실험을 통해 쉽게 시각화 할 수 있습니다.

7. 층류 및 난류

층류에서는,유동성 입자는 다른 층에 움직이고 거시적으로 섞지 않습니다. 이 유형의 유체 흐름에서 우리는 주어진 순간에 흐름 패턴을 예측할 수 있습니다. 모든 후속 레이어는 흐름에서 서로 평행합니다.

난류에서는 유체 입자가 혼합되어 흐름이 무작위가됩니다. 이 유형의 흐름에서는 주어진 순간에 흐름 패턴을 정확하게 예측할 수 없습니다. 소용돌이의 형성은 많은 양의 에너지 손실을 초래하는 일어난다.

레이놀즈 수는 흐름,즉 그것이 난류 및 층류인지 여부를 예측하는 데 사용됩니다. 공식에 의해 주어진다:

재=V*L/µ

가,

• 재=레이놀즈 수
• V=속도 액체의
• L=적 특성의 길이는 객체의 흐름은
• µ=계수의 점도

에 대한 내부 흐름,

0<=Re<=2000	층류
2000<Re<=4000	에서 전환 층을 난류
4000<재	난류 흐름

외부 흐름,

0<=다시<=100000	층류
100000<다시<=500000	층류에서 난류로의 전환
500000<재	난류

8. 1 차원,2 차원 및 3 차원 유체 흐름:

1 차원 유형의 유체 흐름에서 속도와 같은 유체 매개 변수는 시간의 함수이며 하나의 공간 좌표 만 있습니다.

유체 흐름의 2 차원 유형에서 속도와 같은 유체 매개 변수는 시간 및 두 개의 공간 좌표의 함수입니다.

3 차원 유체 흐름에서 속도와 같은 유체 매개 변수는 시간 및 세 공간 좌표의 함수입니다.

1-유체의 유동	유=에프(엑스,티),브이=0,및 와트=0
2-100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000=0
3-100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000)

자주 묻는 질문

큐.1. 압축성 유체와 압축성 유동의 차이점은 무엇입니까?

답변-압축성 유체는 유체와 그 밀도 변화에 대해 이야기하는 반면,압축성 유체는 운동중인 유체와 운동중인 유체의 밀도 변화에 대해서만 이야기합니다. 유체는 정적 조건 동안 일정한 밀도를 가질 수 있고 동적 조건 동안 가변 밀도를 가질 수 있습니다. 마하 수는 흐름이 압축 가능한지 여부를 결정합니다. 그것은 유체 특성을 결정하지 않습니다.

큐.2. 전환 정권에서 어떤 유형의 유체 흐름이 고려됩니까?

답변-상황과 컴퓨터 상태에 따라 다릅니다. 당신이 전환 정권에서 난류에 가까운 값을 가지고 시뮬레이션을위한 우수한 컴퓨터가있는 경우,난류에 대한 이동합니다. 그렇지 않은 경우,다음 층류에 대한 이동합니다.

큐.3. 차를 통과하는 공기의 흐름은 외부 및 내부 흐름

답변-자동차의 공기 역학적 항력을 분석하면 외부 흐름입니다. 차 안에 들어가는 공기의 일부 금액이입니다. 그것은 고체에 의해 묶여 있기 때문에 내부 흐름으로 간주 될 수 있습니다.

큐.4. 브레이크 액의 응용 프로그램에 적용되는 법의 이름은 무엇입니까?

답변-법의 이름은 파스칼 법입니다. 그것은 비압축성 유체의 경우 압력이 모든 방향으로 똑같이 전달된다고 말합니다.

큐.5. 왜 타임 라인은 꾸준하고 불안정한 흐름에 언급되지 않습니다?

답변-유체 매개 변수가 시간에 의존하지 않기 때문에 꾸준한 흐름에 대한 타임 라인 개념이 없습니다.

큐.6. 펌프 란 무엇입니까?

응답 펌프는 유체의 움직임에 사용되는 외부 에이전트입니다,흐름의 자연 방향에 대한. 예를 들면,펌프는 고도에 콘덴서에서 보일러에 물 가지고 가기를 위해 증기 발전소에서 사용됩니다.

큐.7. 전단 응력이란 무엇입니까?

답-전단 응력은 힘이 가해지는 물체에 접선 방향으로 가해지는 힘에 의해 발생하는 응력입니다.