[유체역학] 경계층(Boundary Layer) - 레이놀즈 수(Reynolds Number)

안녕하세요! 앞줄학생입니다 : )

물체가 유체 안에서 운동을 하게 되면 수직응력과 전단응력이 작용해 양력과 항력이 생깁니다.

만약 이에 대해 잘 모르시는 분들은 밑에 게시물에 들어가셔서 학습을 하고 오시면 더 도움이 됩니다!

[유체역학] - [유체역학] 양력과 항력 (Lift and Drag)

유체는 물체 주변을 흐르면 점성으로 인해 경계층이 생기는데 이는 레이놀즈 수에 영향을 받습니다.

하지만 경우에 따라 결과가 반대로 나오기에 집중하여 글을 읽어주셔야합니다.

먼저 레이놀즈 수(Re)에 대해서 알아보도록 해요.

레이놀즈 수는 다음과 같이 나타냅니다.

참고로 특성길이란 물체의 모양에 따라 달라집니다.

만약 물체가 실린더형 원통이라면 원통의 지름이 특성길이 값이 됩니다.

레이놀즈 수는 층류와 난류를 구분하는 기준이 되기도 합니다.

하지만 이번에는 그것보다 레이놀즈 수의 크기 변화에 대해 얘기해보려합니다.

조건은 물체가 평판 형상이라는 겁니다.

물체가 유체 안에서 운동하는 경우를 두 가지로 나눌 수 있습니다.

1. 평판 길이는 그대로이고, 유체의 속도가 증가하는 경우

2. 유체의 속도는 그대로이고, 평판의 길이가 길어지는 경우

이렇게 말이죠.

이 두 경우의 기본 과정은 레이놀즈 수를 키우는 겁니다. 그 조건이 속도냐 특성길이냐라는 것이죠.

먼저 1번의 경우에 대해서 알아보겠습니다.

평판의 길이는 그대로이고, 유체의 속도가 증가하는 경우에 대한 결론을 먼저 말하자면

경계층 두께는 레이놀즈 수와 반비례합니다.

속도가 증가하면서 레이놀즈 수는 커지게 됩니다. 이렇게 되면 점성이 미치는 영향은 약해지게 되죠.

이런 이유에서 경계층 두께와 레이놀즈 수가 반비례하는 겁니다.

2번의 경우를 살펴보겠습니다. 여기에 대한 결론을 먼저 말하자면

경계층 두께는 레이놀즈 수에 비례합니다.

레이놀즈 수를 늘리는데에 평판의 길이를 늘리게 되면 

물체에 작용하는 점성력이 더 영향을 많이 미치기 때문이죠.

이런 이유에서 경계층 두께와 레이놀즈 수가 비례하는 겁니다.

이해가 잘 되었나요?

경계층 개념은 그 안에 내용들이 많아서 나눠서 다뤄보려고 합니다.

이에 우선 레이놀즈 수와 측정 조건에 대한 경계층 두께 변화에 대한 감을 잡으시면 됩니다.

궁금한 사항이나 질문 있으시면 댓글남겨주세요

고생하셨습니다 : )