정상유동과 비정상유동

유체의 흐름은 흐르는 상태에 따라서 다르다

 층류(laminar)와 난류(turbulent), 실제유체와 이상유체, 가역흐름(reversible)과 비가역흐름(irreversible), 정상류(steady flow)와 비정상류(unsteady flow), 등류(uniform flow)와 비 등류(non uniform flow), 회전흐름과 비 전 흐름 등으로 구분할 수 있다. 이러한 여러 가지 흐름의 특성 중에서 이 절에서는 우선 꼭 필요한 정의로부터 몇 가지만 설명하고 나머지 흐름의 형태에 대해서는 그때그때 방정식을 유도하면서 필요에 따라서 설명하기로 한다.

 

 

정상류와 비정상류

 유체의 흐름은 시간의 경과에 따라서 그의 유동 특성이 변하는가 변하지 않는가에 따라서 비정상류와 정상류로 구분된다. 다시 말하면 정상류(steady flow)는 유체가 흐르고 있는 과정에서 임의의 어떤 한 점에서 유체의 모든 성질이 시간이 경과되어도 조금도 변화하지 않는 흐름의 상태를 말한다. 만일 유체의 여러 성질 중에서 단 한 개의 성질이라도 시간이 경과될 때 변화한다면 이 흐름은 정상류가 아니며, 비정상류(unsteady flow)로 된다. 가령 어떤 유체의 흐름에 있어서 어느 한 점에서의 밀도, 압력, 온도 등을 각각 p, p, T로 하고 시간은 t로 표시할 때 정상류가 되기 위한 조건은 다음과 같이 쓸 수 있다. 즉

관련 된 계산식을 확인할 수 있다

 유체 흐름의 상태가 정상상태에 있는 문제의 해석은 비정상류의 문제에 비해서 아주 간단하다. 따라서 대부분의 유체역학적인 문제는 정상상태로 간주되고 있다. 비정상상태의 문제에서는 유체의 성질이 시간에 대해서도 함수가 되므로 미지수가 하나 더 늘게 되어 자연히 복잡하여진다. 그러나 실제적인 문제에 있어서 모든 유동 조건이 정상상태에 도달되기까지에는 충분한 시간이 경과된 다음에야 비로소 이루어질 수 있는 것이다.