유체 역학을 연구 할 때는 속도 구배에 대해서도 아는 것이 중요합니다. 유체 역학은 액체, 가스 및 그에 부과 된 힘의 역학을 다루는 물리학 섹션입니다. 유체가 행동하는 방식에 대한 유체와 관련된 두 가지 특성은 밀도와 점도입니다.
유체가 움직이지 않는 한 점도는 보이지 않습니다. 또한 유체 층 전체에 속도 구배의 적용을 설정합니다. 우리는 점도, 속도 구배 및 그 차원과 관련된 모든 측면을 논의 할 것입니다.
속도 구배 란 무엇입니까?
속도 구배의 정의에 따르면, 유체 층 간의 속도 차이는 속도 구배로 알려져있다. V/X로 표시되며 V는 속도를 나타내고 X는 유체의 인접한 층 사이의 거리를 나타냅니다.
예
물이 파이프 또는 고체 물체를 통해 흐르면, 고체 표면의 파이프와 접촉하는 물 층은 동일한 운동 상태에있다. 그러나 중앙의 층은 다른 움직임 상태입니다. 물체를 통해 흐르는 유체 층 간의 이러한 차이는 속도 구배로 정의됩니다.
또 다른 예는 누군가가 벽을 칠할 때입니다. 전체 페인트 힘은 벽을 가로 질러 퍼지기 위해 페인트 브러시를 사용하여 적용해야합니다. 페인트의 하부 층은 고체 표면에 부착되는 반면 페인트의 표면 층은 붓에 부착됩니다. 브러시에 의해 적용되는 힘은 페인트의 다른 층에 차이를 만듭니다.
표면과 접촉하는 페인트 분자는 정지상에 있습니다. 그러나 브러시와 접촉하여 레이어를 향해 도달하면 층을 통해 움직임이 증가합니다. 이것은 페인트 층 전체에 속도 구배가 부과되었음을 보여줍니다.
속도 구배 방정식
속도 구배는 단위당 유체 층에 적용되는 힘의 양에 비례합니다.
T α DV/DX
여기서,
- t는 힘을 나타냅니다.
- v는 속도입니다.
- x는 표면에 수직 인 거리입니다.
방정식에서 관계를 확립하기 위해 비례의 상수가 소개됩니다.
t =η dv/dx,
여기서 η를 점도 계수라고합니다.
이 방정식은 존재하는 대부분의 유체에 적용 할 수 있습니다. 이것을 뉴턴 유체라고합니다. 이 방정식을 따르지 않는 유체는 비 뉴턴 유체라고합니다.
속도 구배의 치수
속도 구배의 치수 공식은 [M0 L0 T-1], 여기서
입니다- m =mass
- l =길이
- t =time
파생.
속도 구배 =속도 x 거리 -1 _____ (1)
속도 구배 의 치수 공식 [m0 l0 t-1] _____ (2)
입니다거리의 치수 공식은 [M0L1T0] _____ (3)
입니다(1)에 (2)와 (3)을 배치합니다
V =[M0 L1 T-1] × [M0 L1 T0] -1 =[M0 L0 T-1].
유체의 점도에 영향을 미치는 요인
온도는 점도에 큰 영향을 미칩니다. 간단히 말해서, 일부 유체의 점도는 온도가 증가함에 따라 감소합니다.
꿀과 설탕 시럽은 가볍고 가열되면 흐르기 쉽습니다. 반면에 엔진 오일 및 기타 유형의 유압 유체는 추운 날에 두껍게되며 겨울철에는 차량과 기계의 성능에 영향을 미칩니다.
온도가 증가함에 따라 액체에 존재하는 분자의 평균 속도가 증가하고 평균 분자간 힘도 감소합니다. 속도와 온도의 관계는 비선형입니다. 유체가 위상을 변경하면 갑자기 변합니다.
일반적으로 점도는 압력에 의해 영향을받지 않지만, 극도의 압력 하의 유체는 유체가 자연적으로 압축 할 수 없기 때문에 점도가 증가 할 수 있습니다. 압력이 증가한다고해서 분자를 서로 더 가깝게 밀어 내지 않습니다.
유체는 뜨거울 때 더 빨리 흐르고, 반면에 가스는 더 두껍게됩니다. 따라서, 가스의 점도는 온도가 증가함에 따라 증가하고 온도의 제곱근에 비례합니다. 이것은 온도의 증가 수준에서 분자 간 충돌 빈도가 증가하기 때문에 발생합니다.
유체의 점도는 분자의 크기, 모양 및 화학적 특성에 따라 다릅니다. 동결 성 콜로이드 용액의 점도는 높다. 물의 점도는 또한 전해질에 의해 영향을받습니다. 소량의 전해질은 점도를 감소시키는 반면, 많은 양의 고형물이 용해되면 점도가 증가합니다.
용액 또는 유체에 현탁 된 입자는 점도를 증가시킨다. 혈액의 점도는 혈장에 존재하는 에머 소드 콜로이드 시스템과 현탁 된 소체의 수에 의해 영향을받습니다.
결론
유체 역학을 연구하는 속도 구배가 무엇인지 아는 것이 중요합니다. 속도 구배는 다른 유체 층 간의 속도 차이입니다. 파이프를 통해 흐르는 물 현상으로 설명 할 수 있습니다. 파이프 벽과 접촉하는 물 층은 중앙의 층과 다른 움직임입니다.
속도 구배가 무엇인지 아는 것 외에도 속도 구배 문제를 연구하는 것이 도움이됩니다. 그들은 주제의 더 깊은 측면을 이해하고 합계를 해결하는 데 도움이됩니다.
