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유체역학이란?
정지해 있거나 움직이는 유체를 연구하는 학문
유체역학 분야?
1. 유체정역학 : 정지된 유체에 작용하는 힘
2. 유체운동학 : 유체의 움직임을 기하학적으로 연구
3. 유체동역학 : 유체의 가속도에 의해 발생하는 힘
물질의 특성( 고체, 액체, 기체)
고체는 형태와 체적을 명확하게 유지한다. 가해지는 하중에 의해 쉽게 변형되지 않고 하중을 지탱할 수 있다.
액체는 분자들의 결합력이 약하여 형태를 유지할 수 없고, 쉽게 변형될 수 있다. 분자 간의 거리는 비교적 가까워서 용기안에서는 압축력에 저항할 수 있다.
마지막으로 기체는 액체에 비해 분자간의 거리가 매우 멀고 닫힌 용기 내부의 전체 체적을 채울 수 있다.
유체의 정의
유체는 위에서 언급한 액체와 기체를 모두 유체라고 한다.
다시 말해, 유체는 전단력 또는 접선력에 대해 저항하지 않고 변형되거나 흐르는 물질을 의미한다. 유체는 전단응력이 작용하면 계속 변형하고 전단응력이 다시 제거되더라고 원래 상태로 돌아가지 못한다.
기본적인 유체 물성치
1. 밀도 (density) [kg/㎥]
단위 부피당 유체의 질량
밀도 ρ = m / V
2. 비중량 specific weight [N/㎥]
단위 부피당 유체의 중량
비중량 γ = W / V
@ 비중량 vs 밀도
γ = ρg ( W = mg)
3. 비중 specific gravity [무차원]
대기압 상태에서의 4℃ 물(표준 물질) 의 밀도나 비중량에 대한 그 물질의 밀도나 비중량의 비율
S = ρ / 표준ρ = γ / 표준γ
이상기체 방정식
pV = nRT
p = nRT/V
>> p = ρRT
+체적탄성계수(bulk modulus) [N/㎡] [Pa] [lb/in²]
유체가 압축에 저항하는 정도를 나타내는 수치
단위 부피당 부피 감소변화량(dV/V)에 대한 압력 변화량(dp)
체적탄성계수 = dp / (dV / V)
- 액체는 압력변화에 의한 밀도 변화가 매우 작아 체적탄성계수가 큼
- 기체는 낮은 밀도로 압축성이 크기때문에 체적팽창계수가 매우 작음
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