속도분포

체적 유량 (volumetric flow rate)

 실제 유체의 유동에 있어서 각개의 유선은 단면을 지날 때 상이한 속도를 가질 것이다. (그림 8.5)는 원관 속의 유체의 정상 유동을 표시한다. 속도 분포 (velocity profile) 윤곽이 단면 A-A를 지날 때 각각의 유선 속도 U는 그림으로써 얻어진다.

 

 

 유선들 사이의 공간으로 형성되는 유관은 (그림 8.5)에 표시된 것과 같이 원환 부분이고 유동에 직각방향의 면적은 dA이고, 속도는 U이다. 단면 A-A를 지나는 체적 유량 Q는 다음 계산식으로 주어진다.

체적유량 계산식

평균속도

 많은 공학적 응용에 있어서 속도 분포가 비 균일 (non uniform)이므로 평균속도가 사용된다. 평균속도 V의 계산식은 다음과 같이 정의된다.

평균속도 계산식

(그림 8.5) 속도분포윤곽

 모든 유동은 3차원인 경계면 사이에서 일어난다. 용어들 1차원 유동 (one-dimen-sional flow), 2차원 유동, 3차원 유동은 주어진 단면에서 유관의 속도 분포를 기술하는데 요구되는 차원의 수에 관련된다. 1차원 유동에 있어서는 유체 변수들(속도, 압력 등)의 유선에 직각방향으로의 변화가 유선에 연하는 방향으로의 변화에 비하여 무시될 수 있다. 실제에 있어서는 유한한 단면적의 유관에 대하여 이는 모든 유체 성질들이 임의의 단면에 있어서 균일하다고 생각된다는 것을 의미한다. 관 유동은 보통 1차원으로 취급할 수 있고 각 단면에서 평균 유체 성질들이 사용된다. 1차원 유동의 개념은 넓은 범위의 유동 문제에 대하여 해석을 간단화할 수 있고 정밀한 공학적 결과를 얻을 수 있으므로 대단히 강력하고 실제적이다. 유동에 있어서 유선이 모두 본질적으로 직선적이고 평행할 때에는 약간의 2차원과 3차원 유동도 공학적 목적을 위해서는 유효하게 1차원으로 취급할 수 있다.