개념 한 쪽
기타 특성 세트는 「점성·압력의 정의 계산 × 상사와 회전 유동」이 축이다. 전단응력 미분, 수력기울선의 위치, 모형 실험 속도가 반복된다.
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출제기준 단원 「유체의 기타 특성」의 공개 문제 1개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 성질 판별 | 1 | 비압축성 유체에 대한 옳은 설명 |
가장 자주 묻는 것은 성질 판별입니다.
점성 계산부터 잡는다. 뉴턴의 점성 법칙 τ=μ du/dy에서 전단응력은 속도분포를 미분해 구한다. 비압축성(밀도 일정)과 압력-힘 단위 구별도 같은 세트에 나온다. 배 모형의 시험 속도는 프루드 수를 맞춰 길이 비의 제곱근으로 정한다(예: 약 0.8m/s).
유동 특성이 둘째 축이다. 수력기울선은 위치수두와 압력수두의 합을 나타내는 선으로 에너지선(총수두선)보다 아래에 있다. 회전 용기 내 압력은 반지름의 제곱에 비례해 증가한다. 층류의 마찰계수는 레이놀즈 수만으로 정해진다. 원판이 받는 항력은 풍속 제곱에 비례한다(예: 약 2.2m/s 판정). 원유 이송 동력은 마찰 손실수두를 펌프 동력 식에 넣어 구한다(예: 약 89kW). 점성계수는 밀도를 먼저 구한 뒤 동점성계수 관계로 계산한다.
출제 패턴은 세 가지다. ① 점성 — 속도분포를 미분해 전단응력을 구한다. ② 선의 위치 — 수력기울선이 에너지선 아래임을 적용한다. ③ 상사·동력 — 프루드 수 속도, 마찰 손실 기반 펌프 동력을 계산한다.
다음 중 비압축성 유체에 관하여 바르게 설명한 것은?
정답 ② · 비압축성 유체의 정의를 묻는 문제이다. 비압축성 유체란 유동 중 속도나 압력이 변화하더라도 밀도가 일정하게 유지되는 유체를 의미한다.
비압축성 유체는 속도나 압력 변화에 관계없이 밀도가 일정하게 유지되는 유체를 의미한다.
검사체적에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ② · 검사체적의 정의와 성질에 대한 올바른 설명을 고르는 문제이다. 검사체적은 공간상의 관심 영역으로 형태에 제한이 없으며, 그 경계를 통해 유체가 자유롭게 출입하므로 내부 질량은 유출입에 따라 변할 수 있다.
검사체적은 공간에 고정된 영역으로, 유체가 흐르며 질량과 운동량이 출입하지만 체적 자체는 이동하지 않습니다.
파이프 내에 점성유체가 흐른다. 다음 중 파이프 내의 압력 분포를 지배하는 힘은?
정답 ④ · 점성유체의 파이프 흐름에서 압력 분포를 지배하는 힘을 고르는 문제이다. 파이프 내 점성유체의 흐름은 관성력과 점성력의 상대적 크기인 레이놀즈 수로 그 특성이 결정되며, 압력 강하도 이 두 힘의 균형에서 결정된다.
점성유체의 파이프 내 흐름은 관성력과 점성력의 비인 레이놀즈 수로 지배되며, 압력 분포는 이 두 힘의 균형으로 결정됩니다.
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