안녕하세요. 답변 늦게 드려서 죄송합니다. 공학적으로 박리점의 정확한 정의는 du/dy=0인 부분이라고 설명합니다. 역압력구배에 의해 벽면 근처에서 속도가 계속 줄어들어 박리가 발생합니다. 박리가 시작되어 유속이 감속하는것이 아니라 벽면 근처 유속이 감속해서 그 효과가 누적되면 어느 순간 박리가 발생합니다. 감사합니다.
안녕하세요. 영상 시청해주셔서 감사합니다. 역압력구배(Adverse pressure gradient)란, 유동이 흐르는 방향에 따라 압력이 증가하는 것을 말합니다. 이와 반대로, 순압력구배는 유동이 흐르는 방향에 따라 압력이 감소하는 것을 의미합니다. 압력구배는 경계조건 혹은 물체 형상에 따라 달라집니다. 실린더 주위 유동의 압력 분포를 참고하시면 좋을 것 같습니다. 유동이 역압력구배를 겪으면서 벽면 근처에서의 운동량이 감소하게 되고 유동이 더 이상 역압력구배를 이겨낼만큼 충분히 운동량을 갖지 못할 때 박리가 발생하게 됩니다.
먼저 영상 시청해주셔서 감사하다는 말씀 먼저 드립니다. 질문해주신 부분 어떤걸 말씀하시는지 이해했고 저도 많이 헷갈렸던 기억이 있습니다. 자동차가 왼쪽방향(-x)으로 운동한다고 합시다. 사실 자동차가 공기를 뚫고 왼쪽방향으로 움직이지만 관점을 바꿔서 자동차를 정지시켜놓고 공기 유동이 왼쪽에서 오른쪽 (+x방향)으로 간다고 봐도 무방합니다. 정지한 자동차로 생각하면 자동차 오른쪽 부분으로 유동이 흐르면서 박리가 일어합니다. 박리로 인해 압력이 낮은 후류영역(자동차 오른쪽 부분)이 발생합니다. 상대적으로 자동차 왼쪽부분은 압력이 높습니다. 자동차 왼쪽과 오른쪽의 압력차가 발생하게 되고 즉 압력이 높은 왼쪽에서 압력이 낮은 오른쪽으로 압력항력이 발생합니다. 이제 다시 관점을 바꿔서 움직이는 자동차가 왼쪽방향(-x)으로 공기를 뚫고 간다고 생각하면 앞에서 봤듯이 압력항력은 왼쪽에서 오른쪽방향(+x)으로 발생합니다. 즉 자동차가 운동하는 방향의 반대방향으로 압력항력이 발생합니다. 우리가 공기를 뚫으면서 빠르게 달릴때 받는 맞바람을 생각하면 우리가 움직이는 방향과 반대방향으로 맞바람을 맞게 되는것을 직관적으로 아실 수 있으실겁니다. 즉 자동차의 운동방향과 반대방향으로 항력이 작용한다는것은 타당합니다. 자동차 전방과 후방으로 말씀드리려다 혼동하실것 같아 왼쪽과 오른쪽으로 말씀드렸습니다. 궁금한 점이 해결되셨나요? 더 궁금한 점 있으시면 댓글 달아주세요. 감사합니다!!
@@JW_Aerospace 좋은 영상에 이어 빠르고 좋은 답변 감사드립니다 ! 추가적인 질문 있는데 요것도 부탁드립니다 ㅠㅠ 그럼 압력이 상류측에선 중간압력 그 후 박리에 의한 높은 압력 그 다음 후류에 의한 낮은압력 순으로 압력이 분포하는건가요?? 그렇다면 중간압력과 높은압력은 모두 후류영역의 낮은압력 쪽으로 유체를 흐르게 만드는건지 궁금합니다 또 만약 평판이 움직여 유체의 흐름을 만든다면 평판은 후류영역이 있는지 귱금하고 만약 없다면 박리에 의한 높은 압력에 의해 오히려 가속이 될 수 있는지 궁금합니다(평판의 두께가 아주 얇은 경우..)
@@r7k4d62_1 댓글을 너무 늦게 확인해서 죄송합니다. 압력이 전방부에서 가장 높고 순압력구배로 상류측에서 작아지다가 오히려 어느순간 역압력구배로 압력이 점점 높아집니다. 역압력구배로 어느순간 박리가 발생하고 박리에 의한 후류영역의 압력이 가장 작습니다. 평판에 평행한 유동에서는 사실 박리가 발생할수 없습니다. 제가 방금 "마찰항력과 압력항력 (항력의 방향)" 이라는 제목의 영상을 업로드했는데 보시고 이해가 안되시는 부분이 생기시면 댓글 달아주세요. 감사합니다!!
영상 정말 유익하게 보았습니다. 감사하다는 말씀을 드리고 싶습니다. 1년 전 영상이지만 영상 속 순압력구배에 대해서 질문을 하고자 합니다. 저는 영상을 보고 전단 응력에 의해서 유체의 속도가 평판의 처음부터 감소해야 한다고 이해했습니다. 그런데 순압력구배에서는 오히려 속도가 증가하여 압력이 낮아지고, 역압력구배에서는 속도가 감소한다는 것의 이유를 잘 모르겠습니다. 정말 궁금합니다..ㅠㅠ
안녕하세요. 답변을 늦게 드려 죄송합니다. 영상에서 오해할 수 있는 부분을 먼저 말씀드리면, 시청하시는 분들이 이해하시기 쉽도록 평판 주위를 흐르는 외부 유동으로 설명드렸는데 평판에서는 유동이 흐를 수 있는 면적의 변화가 없기 때문에 사실 압력구배가 존재하지 않습니다.(표면 압력이 일정) 유체의 속도 변화에 대해 질문 주셨는데 표면으로부터 높이에 따라 유속 변화가 다릅니다. 제 채널 중 층류와 난류 프로파일에 관한 영상이 있는데 참고하시면 도움이 될 것 같습니다. 영상을 보시고 추가적인 질문이 있으시면 댓글 남겨주세요.
안녕하세요. 영상 시청해주셔서 감사합니다. 제가 영상 하단 추가설명에도 작성했듯이 박리현상을 설명하기 위해서 편의상 평판 균일유동에서 압력구배가 생긴 것으로 가정했습니다. 사실 평판유동에서는 압력구배가 존재하지 않는 즉 압력이 일정한 영압력구배입니다. 박리현상이 발생하려면 역압력구배가 존재해야 합니다. 감사합니다.
안녕하세요. 영상 시청해주셔서 감사합니다. 시청해주시는 분들의 이해가 편하시도록 평판을 통해 설명드렸는데 실린더 주위 유동을 생각해보면 이해가 빠르실 것 같습니다. 0도부터 90도까지는 순압력구배 구간으로 압력이 감소하고 유속이 증가합니다. 전고점(90도)을 지나고서는 역압력구배 구간으로 압력이 증가하며 유속이 감소합니다. 역압력구배로 인해 표면에서 유동은 모멘텀 손실을 겪게 되고 손실에 의해 벽면 근처에서 더 이상 유동이 진행될 수 없으면 박리가 발생합니다.(난류유동 기준 120도) 실린더 후방에서 발생하는 박리 및 후류 영역은 상류에 비해 압력이 낮으며 이로 인해 전후방의 압력차가 발생해 항력이 발생하게 됩니다. 추가 질문이 있거나 이해가 안되시는 부분이 있으면 댓글 남겨주세요!
안녕하세요. 늦게 답변드려서 죄송합니다. 점성을 고려한 유동에서 벽 표면을 따라 노슬립 조건에 의해 유동의 속도는 0 입니다. 유체 입자가 물체 표면에 달라붙어 마찰력을 가하게 됩니다. 마찰력을 계속 받게되면 유동은 벽면 근처에서 모멘텀을 잃게 되고 어느 순간 du/dy=0 이 되고 이것을 박리라고 합니다. 전단응력 식을 생각해보면 박리가 발생함과 동시에 전단응력도 0이 됩니다. 이것은 물체 표면에 유체입자가 달라붙어서 유동에 주는 마찰력이 0이라는 것이고 물체 표면의 유체 입자가 떨어져 나가는 것을 의미합니다. 감사합니다.
중 고등학교 지구과학 수준에서는 '고->저' 기압으로 바람이 작용한다라고 했는데(그래서 순압력 구배와 역압력 구배의 단어 차이 또한 자연스러움과 부자연스러움을 반영한 단어 같습니다), 이는 엔트로피 증가의 법칙같은 자연적 현상인가요? 만약 그렇다면 '저->고'로 되는 경우는 선풍기를 쐬어 준다던가 하는 인위적인 방법 밖에 없나요?
안녕하세요 색황님! 압력이 높은곳에서 압력이 낮은곳으로 유동이 흐르는 현상은 열역학적으로 생각해보면 두 위치에서 온도가 다를때 열평형을 만족시키기 위해 고온에서 저온으로 열이 이동하는 현상과 같은 맥락으로 이해하시면 될것 같습니다. 그런데 압력이 낮은곳에서 압력이 높은곳으로 유동이 흐르려면 인위적인 흐름을 줬을때 가능합니다. 예를 들면 점진적 확대(Diverging) 노즐에서 유동이 노즐방향으로 유동이 흐를수 있는것은 우리가 "초기에" 인위적으로 유동을 불어넣었기 때문에 역압력구배 유동이 생기는 것입니다.
@@얼린사탕 답글이 늦어서 죄송합니다. 제가 영상 부가설명에도 써놨듯이 박리현상을 이해하기 쉽게 평판유동으로 설명을 드렸는데 평판유동에서는 압력구배가 존재할 수 없기 때문에 절대 박리현상이 발생하지 않습니다. 평판 유동에서 당연히 유동이 평판에 가하는 항력(오른쪽으로)의 반작용으로 평판이 유동에 가하는 힘(왼쪽으로)이 발생합니다. 평판유동에서는 압력구배가 존재하지 않기 때문에 속도형상이 사실 영상이 나온대로 저렇게 나올 수는 없습니다. 그래도 속도형상 변화를 이해하기 위해 평판 유동에서 어느 역압력구배가 발생한다고 가정 해보겠습니다. 어느 순간 속도 형상에서 벽면 주위 속도분포(모멘텀)가 역압력구배를 이길만큼 충분하지 않다면 벽면 주위 유동의 모멘텀은 점점 작아질 것입니다. 이러한 역압력구배의 효과가 누적되면 어느순간 속도구배가 0이 되고 이 순간을 박리점이라고 합니다. 역압력구배를 더 겪게되면 오히려 역류(reverse flow)가 발생합니다. 전단응력에 의해 역류가 발생한다는 표현보다는 역압력구배에 의한다는 표현이 더 정확하다고 생각합니다.
저 박리층 관련 질문이 있습니다. 1. 박리층 내의 압력이 작은 이유는 박리층 내의 속도구배가 존재하여 베르누이 법칙에 의해 압력이 작아야 일정한 값이 보존되서 그런게 맞습니까? 2. 박리층 바깥에서 박리층 안으로 힘이 작용한다고 하셨는데, 그러면 박리층 바깥의 유체가 박리층 내의 유체를 밀어내는 것으로 판단됩니다. 근데 이것이 어째서 저 표면(비행기 날개 등등)에 영향을 줄 수 있는 건지 궁금합니다. 유체가 유체한테 주는 힘인데 말입니다.
영상 시청해주셔서 감사하다는 말씀 먼저 드리고 싶습니다. 1. 베르누이 방정식으로 해석하는것을 말씀하셨는데 박리층은 점성이 지배하는 조건에서 발생하는 현상이므로 베르누이 방정식으로 압력과 속도관계를 해석하는것은 적절하지 않다고 생각됩니다. 베르누이 방정식은 i) 비점성, 회전, 유선을따라 (유선마다 다른 상수값을 가짐) ii) 비점성, 비회전 유동영역 (영역 내 모든 유선이 같은 상수값 가짐) 이 두가지 케이스에서만 적용할수 있습니다. 즉 박리층 내부에서는 비점성 조건을 적용할수 없기 때문에 베르누이 방정식으로 설명하긴 힘들고 단순히 흐르던 유동이 박리층을 통해 내부로 뚫고 들어갈수 없기 때문에 박리층 내부의 공기의 흐름이 적고 유선 간격이 좁아 압력이 비교적 낮다고 생각하시는것이 적절할것 같습니다. 베르누이 방정식 적용을 만족하지 않는 조건에서는 같은 유선에서 속도가 빠르면 압력이 작다고 판단할수 없습니다. 2. 이 영상에서 충분히 그렇게 생각하실수 있으실것 같습니다. 골프공을 예로 들어보면 골프공 윗면 기준 대략 시계방향 120도에서 박리가 발생한다고 하면 그 골프공 주변 표면의 유동뿐만 아니라 골프공 후류까지 영향을 끼치게 되고 후류 부분의 압력이 비교적 낮습니다. 이해가 잘 안되시면 제 채널에서 "골프공에 딤플이라는 홈이 있는 이유" 라는 제목의 영상에서 나오는 그림들을 보시면 이해하시는데 도움이 되실것 같습니다. 그리고 경계층(박리층) 내부에서도 실제로 항력이 발생됩니다. 감사합니다.
먼저 영상 시청해주셔서 감사하다는 말씀 드립니다. 영상 소개 글에 써놓았듯이 그림 하나로 압력구배 및 박리를 설명하기 평판에서 역압력구배가 생긴다고 가정한것이고 사실 평판에서는 역압력구배 및 박리는 발생할 수 없습니다. 역압력구배가 생기는 대표적인 예로는 유동이 경사면을 따라 올라가는 경우입니다. 경사면을 따라 올라가면서 속도는 감속하고 그로인해 압력은 진행방향을 따라 증가하는 역압력구배가 발생합니다.
영상 시청해주셔서 감사합니다. 인과관계를 살펴보면 유동이 흐르다가 역압력구배를 겪다보면 벽면에서 유동의 모멘텀을 잃게 되고 박리가 발생하게 됩니다. 유동이 가려는 방향으로부터 반대방향으로 외력을 받기 때문에 유동이 나아가지 못한다고 이해해주시면 될 것 같습니다. 그렇게 되면 박리점 바로 후방의 박리층 내부에서는 유동이 흐를 수 없고 압력이 낮게 됩니다. 이 압력이 작은 것을 메꿔주기 위해 박리층 내부의 하류(박리점으로 먼 뒷쪽)에서 상류(박리점 바로 후방)로 유동을 채워주기 위해 역류가 발생한다고 이해하시면 되겠습니다.
질문 있습니다 ㅠㅠ 경계층 두께의 정의란 '자유 유동 속도의 99퍼센트가 되는 지점을 이은 선'이고 박리점=박리층의 정의란 '유체의 속도 구배=0 되는 지점'인데 혹시 이 둘은 실제 유동 상에서 상관관계가 잇나요?경계층 영역 안에 박리층이 포함되어 있다든지.. 교수님께 여쭤본 결과 박리점이 leading edge 부문에서 일어날 거 같다고 추측하셔서(PIV실험) 질문드립니다
색황님 안녕하세요. 경계층과 박리는 점성유동에서 나타나는 중요한 현상입니다. 경계층과 박리층의 상관관계는 의미가 없습니다. 평판 위를 흐르는 유동에서는 압력구배가 존재하지 않기 때문에 평판 위 유동(자유유동과 평행한 유동)에서는 절대 박리가 발생하지 않습니다. 제가 박리 개념을 설명하기 위해 평판 유동에서 박리층이라는 개념과 단어를 썼는데 제가 영상 부가설명에도 써놨듯이 평판 위 유동에서는 박리가 발생하지 않고 박리층이라는 단어는 잘 사용하지 않습니다. 박리는 물체 모양에 의해 유선이 물체 주위로부터 이탈하는 현상을 말합니다. 대표적으로 구 주위를 흐르는 유동을 생각하시면 됩니다. 교수님께서 말씀하시는 Leading edge에서 발생하는 박리현상은 평판 유동이 아니라 다른 body 주위를 흐르는 유동을 말씀하시는것 같습니다. 평판 위 유동에서는 압력구배가 절대 발생할 수 없습니다.
@@JW_Aerospace 그렇다면 '평평한 표면'에서는 절대 발생하지 않고,물체에 굴곡이 져있거나 물체의 초기 부분 등 '유체의 흐름 도중 물리적인 장애물 형상의 급격한 변화가 생기는 곳'에 대해 박리현상이 발생한다. 라는 것인가요? 그리고 그 박리점이란 저 영상 정의 대로 '유체 속도가 순간적으로 0이 되는 지점'이라는 것은 맞지요?
@@얼린사탕 박리현상은 Body의 geometry에 의해 나타날수도 있고 나타나지 않을 수도 있습니다. 색황님 말씀대로 평판이 수직으로 서있거나 구 주위의 유동 같은 급격한 변화를 겪는 유동에서 박리가 발생합니다. 박리현상은 속도가 0이 아니고 속도구배가 0인 지점입니다. 점성유동에서는 벽면 점착조건에 의해 무조건 어떤 유동이라도 벽면에서의 유동속도는 0이 됩니다.
안녕하세요. 댓글을 너무 늦게 봤네요. 답변 드리겠습니다. 보통 역압력구배는 압력항력을 설명할 때 나오는 용어입니다. 골프공에서의 양력은 마그누스 효과와 관련이 있다고 생각합니다. 제가 설명드리는것보다 유튜브에 "마그누스 효과"를 검색해보시면 실험영상으로도 확인하실 수 있고 직관적으로 더 이해가 잘되실 것 같습니다. 감사합니다.
![[유체역학] 층류보다 난류에서 박리가 지연되는 이유](http://i.ytimg.com/vi/RfdTzn4hmk8/mqdefault.jpg)
![[유체역학] 층류보다 난류에서 박리가 지연되는 이유](/img/tr.png)
![[유체역학] 마찰항력과 압력항력 (항력의 방향)](http://i.ytimg.com/vi/xCunlseEo-4/mqdefault.jpg)
![EBS [과학탐구] 물리 I - 연속방정식과 베르누이의 법칙이란 무엇인가요?](/img/1.gif)
혹시 유체역학이라는 전공서적 하나로 처음부터 끝까지 이렇게 부분적으로 강의영상 찍어보실 생각없으세요 ?? 개인적으로 진짜 설명 너무 잘하시네요. 회사 면접을 앞두고 전공지식을 다시 준비하고 있는 입장에서 많이 도움이 되네요.
8.48 초 쯤 항력 방향 설명하실때… 오른쪽으로 힘을 받게 되면.. 유동방향과 나란하게 힘을 받으니까 흐름에 저항하는 힘이 아니지 않나요??
교수님보다 쉽게 알려주는것같아요... 감사합니다:)
뿌듯하네요... ㅋㅋ 감사합니다!!
그럼 박리점에 서있는 사람은 앞에서도, 뒤에서도 바람이 부는 느낌을 받는건가요!!
안녕하세요 동영상보고 질문드립니다 박리가 시작되는 부분을 하류방향으로 유속이 감소할때는 틀린 설명인가요??
안녕하세요. 답변 늦게 드려서 죄송합니다.
공학적으로 박리점의 정확한 정의는 du/dy=0인 부분이라고 설명합니다. 역압력구배에 의해 벽면 근처에서 속도가 계속 줄어들어 박리가 발생합니다. 박리가 시작되어 유속이 감속하는것이 아니라 벽면 근처 유속이 감속해서 그 효과가 누적되면 어느 순간 박리가 발생합니다.
감사합니다.
이 영상을 보고나서 유체역학에 대해 잘 알게 되었습니다.
역압력구배에 대한 개념이 쉽게 이해가 되지 않는데요, 역압력구배란 전단응력으로 인해 박리점이 발생하여 그 박리점을 이은 경계층을 의미하는건가요?
안녕하세요. 영상 시청해주셔서 감사합니다.
역압력구배(Adverse pressure gradient)란, 유동이 흐르는 방향에 따라 압력이 증가하는 것을 말합니다. 이와 반대로, 순압력구배는 유동이 흐르는 방향에 따라 압력이 감소하는 것을 의미합니다. 압력구배는 경계조건 혹은 물체 형상에 따라 달라집니다. 실린더 주위 유동의 압력 분포를 참고하시면 좋을 것 같습니다.
유동이 역압력구배를 겪으면서 벽면 근처에서의 운동량이 감소하게 되고 유동이 더 이상 역압력구배를 이겨낼만큼 충분히 운동량을 갖지 못할 때 박리가 발생하게 됩니다.
지나가던 ㅈ반고 고딩입니다 라운드 x와 라운드 p는 무엇인가요?
귀에 쏙쏙 들어와요!
비행역학도 해주세요
좋은영상 감사합니다!
토네이도가 바깥족으로 향할수록 압력구배가 커진다는데 이것을 식으로 설명하면 어떻게 설명할수있을까요..
10시간 뒤 중간고사인데 도움 많이 받고갑니다.
궁금한게 있어서 질문드립니다 자동차가 지나갈 때 유체의 흐름은 반대방향으로 생기게 되는데 그럼 박리에 의한 압력항력은 유체유동의 반대방향이니 자동차의 주행 방향이 아닌가요?? 오히려 힘을 받는다니.. 말이 안되는데 제가 뭘 잘못생각하고 있는지 알려주세요 ㅠㅠ
먼저 영상 시청해주셔서 감사하다는 말씀 먼저 드립니다. 질문해주신 부분 어떤걸 말씀하시는지 이해했고 저도 많이 헷갈렸던 기억이 있습니다.
자동차가 왼쪽방향(-x)으로 운동한다고 합시다. 사실 자동차가 공기를 뚫고 왼쪽방향으로 움직이지만 관점을 바꿔서 자동차를 정지시켜놓고 공기 유동이 왼쪽에서 오른쪽 (+x방향)으로 간다고 봐도 무방합니다. 정지한 자동차로 생각하면 자동차 오른쪽 부분으로 유동이 흐르면서 박리가 일어합니다. 박리로 인해 압력이 낮은 후류영역(자동차 오른쪽 부분)이 발생합니다. 상대적으로 자동차 왼쪽부분은 압력이 높습니다. 자동차 왼쪽과 오른쪽의 압력차가 발생하게 되고 즉 압력이 높은 왼쪽에서 압력이 낮은 오른쪽으로 압력항력이 발생합니다.
이제 다시 관점을 바꿔서 움직이는 자동차가 왼쪽방향(-x)으로 공기를 뚫고 간다고 생각하면 앞에서 봤듯이 압력항력은 왼쪽에서 오른쪽방향(+x)으로 발생합니다. 즉 자동차가 운동하는 방향의 반대방향으로 압력항력이 발생합니다. 우리가 공기를 뚫으면서 빠르게 달릴때 받는 맞바람을 생각하면 우리가 움직이는 방향과 반대방향으로 맞바람을 맞게 되는것을 직관적으로 아실 수 있으실겁니다. 즉 자동차의 운동방향과 반대방향으로 항력이 작용한다는것은 타당합니다.
자동차 전방과 후방으로 말씀드리려다 혼동하실것 같아 왼쪽과 오른쪽으로 말씀드렸습니다. 궁금한 점이 해결되셨나요? 더 궁금한 점 있으시면 댓글 달아주세요. 감사합니다!!
@@JW_Aerospace 좋은 영상에 이어 빠르고 좋은 답변 감사드립니다 ! 추가적인 질문 있는데 요것도 부탁드립니다 ㅠㅠ 그럼 압력이 상류측에선 중간압력 그 후 박리에 의한 높은 압력 그 다음 후류에 의한 낮은압력 순으로 압력이 분포하는건가요?? 그렇다면 중간압력과 높은압력은 모두 후류영역의 낮은압력 쪽으로 유체를 흐르게 만드는건지 궁금합니다 또 만약 평판이 움직여 유체의 흐름을 만든다면 평판은 후류영역이 있는지 귱금하고 만약 없다면 박리에 의한 높은 압력에 의해 오히려 가속이 될 수 있는지 궁금합니다(평판의 두께가 아주 얇은 경우..)
@@r7k4d62_1 댓글을 너무 늦게 확인해서 죄송합니다.
압력이 전방부에서 가장 높고 순압력구배로 상류측에서 작아지다가 오히려 어느순간 역압력구배로 압력이 점점 높아집니다. 역압력구배로 어느순간 박리가 발생하고 박리에 의한 후류영역의 압력이 가장 작습니다.
평판에 평행한 유동에서는 사실 박리가 발생할수 없습니다. 제가 방금 "마찰항력과 압력항력 (항력의 방향)" 이라는 제목의 영상을 업로드했는데 보시고 이해가 안되시는 부분이 생기시면 댓글 달아주세요.
감사합니다!!
아 제가 궁금해.ㅅ단 부분이 여기에 있네요! 감사합니다
영상 정말 유익하게 보았습니다. 감사하다는 말씀을 드리고 싶습니다.
1년 전 영상이지만 영상 속 순압력구배에 대해서 질문을 하고자 합니다.
저는 영상을 보고 전단 응력에 의해서 유체의 속도가 평판의 처음부터 감소해야 한다고 이해했습니다.
그런데 순압력구배에서는 오히려 속도가 증가하여 압력이 낮아지고, 역압력구배에서는 속도가 감소한다는 것의 이유를 잘 모르겠습니다. 정말 궁금합니다..ㅠㅠ
안녕하세요. 답변을 늦게 드려 죄송합니다.
영상에서 오해할 수 있는 부분을 먼저 말씀드리면, 시청하시는 분들이 이해하시기 쉽도록 평판 주위를 흐르는 외부 유동으로 설명드렸는데 평판에서는 유동이 흐를 수 있는 면적의 변화가 없기 때문에 사실 압력구배가 존재하지 않습니다.(표면 압력이 일정) 유체의 속도 변화에 대해 질문 주셨는데 표면으로부터 높이에 따라 유속 변화가 다릅니다. 제 채널 중 층류와 난류 프로파일에 관한 영상이 있는데 참고하시면 도움이 될 것 같습니다. 영상을 보시고 추가적인 질문이 있으시면 댓글 남겨주세요.
질문 하나만 남길께요
boundary layer에서 sepration 설명하실 때 벽면 주위에서 압력이 커지는 이유를 설명해주세요!!
안녕하세요. 영상 시청해주셔서 감사합니다.
제가 영상 하단 추가설명에도 작성했듯이 박리현상을 설명하기 위해서 편의상 평판 균일유동에서 압력구배가 생긴 것으로 가정했습니다. 사실 평판유동에서는 압력구배가 존재하지 않는 즉 압력이 일정한 영압력구배입니다. 박리현상이 발생하려면 역압력구배가 존재해야 합니다.
감사합니다.
질문있습니다. 영상 8:34에서 유동박리가 일어날때쯤 역압력구배라 압력은 점차 증가할텐데 앞부분이 뒷부분보다 압력이 높다고 설명해 주신 부분이 이해가 잘 되지 않습니다.
안녕하세요. 영상 시청해주셔서 감사합니다.
시청해주시는 분들의 이해가 편하시도록 평판을 통해 설명드렸는데 실린더 주위 유동을 생각해보면 이해가 빠르실 것 같습니다. 0도부터 90도까지는 순압력구배 구간으로 압력이 감소하고 유속이 증가합니다. 전고점(90도)을 지나고서는 역압력구배 구간으로 압력이 증가하며 유속이 감소합니다. 역압력구배로 인해 표면에서 유동은 모멘텀 손실을 겪게 되고 손실에 의해 벽면 근처에서 더 이상 유동이 진행될 수 없으면 박리가 발생합니다.(난류유동 기준 120도) 실린더 후방에서 발생하는 박리 및 후류 영역은 상류에 비해 압력이 낮으며 이로 인해 전후방의 압력차가 발생해 항력이 발생하게 됩니다.
추가 질문이 있거나 이해가 안되시는 부분이 있으면 댓글 남겨주세요!
@@JW_Aerospace 그 처음에 동그라미 두개 그려놓고 유체가 돌아나가는 거 말씀하시는거죠? 그러면 120도 부근에서는 .... 마치 차량 뒷면에 딱 붙어있으면 공기가 적어서 숨을 못쉬는것처럼 유체 자체가 적어서 압력이 작다고 말씀하신거죠?
유동 박리가 공기 입자가 물체로부터 떨어져 나가는 것이라고 알고 있는데 그게 자세히 무슨 말인가요? 물체 표면에 노슬립 조건에 의해 정지해 있는 입자가 떨어져 나가는 건가요?
안녕하세요. 늦게 답변드려서 죄송합니다.
점성을 고려한 유동에서 벽 표면을 따라 노슬립 조건에 의해 유동의 속도는 0 입니다. 유체 입자가 물체 표면에 달라붙어 마찰력을 가하게 됩니다. 마찰력을 계속 받게되면 유동은 벽면 근처에서 모멘텀을 잃게 되고 어느 순간 du/dy=0 이 되고 이것을 박리라고 합니다. 전단응력 식을 생각해보면 박리가 발생함과 동시에 전단응력도 0이 됩니다. 이것은 물체 표면에 유체입자가 달라붙어서 유동에 주는 마찰력이 0이라는 것이고 물체 표면의 유체 입자가 떨어져 나가는 것을 의미합니다.
감사합니다.
중 고등학교 지구과학 수준에서는 '고->저' 기압으로 바람이 작용한다라고 했는데(그래서 순압력 구배와 역압력 구배의 단어 차이 또한 자연스러움과 부자연스러움을 반영한 단어 같습니다), 이는 엔트로피 증가의 법칙같은 자연적 현상인가요? 만약 그렇다면 '저->고'로 되는 경우는 선풍기를 쐬어 준다던가 하는 인위적인 방법 밖에 없나요?
안녕하세요 색황님!
압력이 높은곳에서 압력이 낮은곳으로 유동이 흐르는 현상은 열역학적으로 생각해보면 두 위치에서 온도가 다를때 열평형을 만족시키기 위해 고온에서 저온으로 열이 이동하는 현상과 같은 맥락으로 이해하시면 될것 같습니다.
그런데 압력이 낮은곳에서 압력이 높은곳으로 유동이 흐르려면 인위적인 흐름을 줬을때 가능합니다. 예를 들면 점진적 확대(Diverging) 노즐에서 유동이 노즐방향으로 유동이 흐를수 있는것은 우리가 "초기에" 인위적으로 유동을 불어넣었기 때문에 역압력구배 유동이 생기는 것입니다.
@@JW_Aerospace 감사합니다.8분 34초의 5번째 그림은 표면의 전단응력이 유체속도보다도 커지기 때문에 오히려 반대로 유속이 작용하는 것인가요?
@@얼린사탕 답글이 늦어서 죄송합니다.
제가 영상 부가설명에도 써놨듯이 박리현상을 이해하기 쉽게 평판유동으로 설명을 드렸는데 평판유동에서는 압력구배가 존재할 수 없기 때문에 절대 박리현상이 발생하지 않습니다.
평판 유동에서 당연히 유동이 평판에 가하는 항력(오른쪽으로)의 반작용으로 평판이 유동에 가하는 힘(왼쪽으로)이 발생합니다. 평판유동에서는 압력구배가 존재하지 않기 때문에 속도형상이 사실 영상이 나온대로 저렇게 나올 수는 없습니다.
그래도 속도형상 변화를 이해하기 위해 평판 유동에서 어느 역압력구배가 발생한다고 가정 해보겠습니다. 어느 순간 속도 형상에서 벽면 주위 속도분포(모멘텀)가 역압력구배를 이길만큼 충분하지 않다면 벽면 주위 유동의 모멘텀은 점점 작아질 것입니다. 이러한 역압력구배의 효과가 누적되면 어느순간 속도구배가 0이 되고 이 순간을 박리점이라고 합니다. 역압력구배를 더 겪게되면 오히려 역류(reverse flow)가 발생합니다.
전단응력에 의해 역류가 발생한다는 표현보다는 역압력구배에 의한다는 표현이 더 정확하다고 생각합니다.
저 박리층 관련 질문이 있습니다.
1. 박리층 내의 압력이 작은 이유는 박리층 내의 속도구배가 존재하여 베르누이 법칙에 의해 압력이 작아야 일정한 값이 보존되서 그런게 맞습니까?
2. 박리층 바깥에서 박리층 안으로 힘이 작용한다고 하셨는데, 그러면 박리층 바깥의 유체가 박리층 내의 유체를 밀어내는 것으로 판단됩니다. 근데 이것이 어째서 저 표면(비행기 날개 등등)에 영향을 줄 수 있는 건지 궁금합니다. 유체가 유체한테 주는 힘인데 말입니다.
영상 시청해주셔서 감사하다는 말씀 먼저 드리고 싶습니다.
1. 베르누이 방정식으로 해석하는것을 말씀하셨는데 박리층은 점성이 지배하는 조건에서 발생하는 현상이므로 베르누이 방정식으로 압력과 속도관계를 해석하는것은 적절하지 않다고 생각됩니다.
베르누이 방정식은
i) 비점성, 회전, 유선을따라 (유선마다 다른 상수값을 가짐)
ii) 비점성, 비회전 유동영역 (영역 내 모든 유선이 같은 상수값 가짐)
이 두가지 케이스에서만 적용할수 있습니다. 즉 박리층 내부에서는 비점성 조건을 적용할수 없기 때문에 베르누이 방정식으로 설명하긴 힘들고 단순히 흐르던 유동이 박리층을 통해 내부로 뚫고 들어갈수 없기 때문에 박리층 내부의 공기의 흐름이 적고 유선 간격이 좁아 압력이 비교적 낮다고 생각하시는것이 적절할것 같습니다. 베르누이 방정식 적용을 만족하지 않는 조건에서는 같은 유선에서 속도가 빠르면 압력이 작다고 판단할수 없습니다.
2. 이 영상에서 충분히 그렇게 생각하실수 있으실것 같습니다. 골프공을 예로 들어보면 골프공 윗면 기준 대략 시계방향 120도에서 박리가 발생한다고 하면 그 골프공 주변 표면의 유동뿐만 아니라 골프공 후류까지 영향을 끼치게 되고 후류 부분의 압력이 비교적 낮습니다. 이해가 잘 안되시면 제 채널에서 "골프공에 딤플이라는 홈이 있는 이유" 라는 제목의 영상에서 나오는 그림들을 보시면 이해하시는데 도움이 되실것 같습니다. 그리고 경계층(박리층) 내부에서도 실제로 항력이 발생됩니다.
감사합니다.
그래서 압력구배가 역구배가 되는 곳이 어딘가요? 어디서 낮은곳에서 높은곳으로 흐른다는 말씀인가요? 속도 구배는 역구배로 되는 것은 알겟는데 그냥 속도구배가 역구배가 되니까 압력구배도 역구배로 된다는 건가요? 저압에서 고압으로 가는 부분이 어딘지를 모르겠네요
먼저 영상 시청해주셔서 감사하다는 말씀 드립니다. 영상 소개 글에 써놓았듯이 그림 하나로 압력구배 및 박리를 설명하기 평판에서 역압력구배가 생긴다고 가정한것이고 사실 평판에서는 역압력구배 및 박리는 발생할 수 없습니다. 역압력구배가 생기는 대표적인 예로는 유동이 경사면을 따라 올라가는 경우입니다. 경사면을 따라 올라가면서 속도는 감속하고 그로인해 압력은 진행방향을 따라 증가하는 역압력구배가 발생합니다.
답변 감사합니다. 그런데 죄송한데 영상과는 상관없는 내용인데 원관에서의 층류에서의 유량이 128뮤L분의 dPㅠd^4이잖아요? 그런데 이 유량과 AV의 유량은 같아야하는거 아닌가요? 제가 문제를 푸는데 도저히 이 개념이 이해가 안가네요... 답변해주시면 감사하겠습니다.
@@heonn.k112 말씀하신 유량에 관한 두 식은 당연히 서로 같아야 합니다. AV에서 V는 관 내부 유동의 평균속도입니다. 식을 같게 두면 V=(P1-P2)(D^2 )/(32)(점성계수)(L) 이 되겠습니다.
그 박리층에서는 왜 유동이 지나가지 못하고 박리층 내부에서 reverse flow가 생기나요??
영상 시청해주셔서 감사합니다.
인과관계를 살펴보면 유동이 흐르다가 역압력구배를 겪다보면 벽면에서 유동의 모멘텀을 잃게 되고 박리가 발생하게 됩니다. 유동이 가려는 방향으로부터 반대방향으로 외력을 받기 때문에 유동이 나아가지 못한다고 이해해주시면 될 것 같습니다. 그렇게 되면 박리점 바로 후방의 박리층 내부에서는 유동이 흐를 수 없고 압력이 낮게 됩니다. 이 압력이 작은 것을 메꿔주기 위해 박리층 내부의 하류(박리점으로 먼 뒷쪽)에서 상류(박리점 바로 후방)로 유동을 채워주기 위해 역류가 발생한다고 이해하시면 되겠습니다.
질문 있습니다 ㅠㅠ
경계층 두께의 정의란 '자유 유동 속도의 99퍼센트가 되는 지점을 이은 선'이고
박리점=박리층의 정의란 '유체의 속도 구배=0 되는 지점'인데
혹시 이 둘은 실제 유동 상에서 상관관계가 잇나요?경계층 영역 안에 박리층이 포함되어 있다든지..
교수님께 여쭤본 결과 박리점이 leading edge 부문에서 일어날 거 같다고 추측하셔서(PIV실험) 질문드립니다
색황님 안녕하세요.
경계층과 박리는 점성유동에서 나타나는 중요한 현상입니다. 경계층과 박리층의 상관관계는 의미가 없습니다. 평판 위를 흐르는 유동에서는 압력구배가 존재하지 않기 때문에 평판 위 유동(자유유동과 평행한 유동)에서는 절대 박리가 발생하지 않습니다. 제가 박리 개념을 설명하기 위해 평판 유동에서 박리층이라는 개념과 단어를 썼는데 제가 영상 부가설명에도 써놨듯이 평판 위 유동에서는 박리가 발생하지 않고 박리층이라는 단어는 잘 사용하지 않습니다.
박리는 물체 모양에 의해 유선이 물체 주위로부터 이탈하는 현상을 말합니다. 대표적으로 구 주위를 흐르는 유동을 생각하시면 됩니다. 교수님께서 말씀하시는 Leading edge에서 발생하는 박리현상은 평판 유동이 아니라 다른 body 주위를 흐르는 유동을 말씀하시는것 같습니다. 평판 위 유동에서는 압력구배가 절대 발생할 수 없습니다.
@@JW_Aerospace 그렇다면 '평평한 표면'에서는 절대 발생하지 않고,물체에 굴곡이 져있거나 물체의 초기 부분 등 '유체의 흐름 도중 물리적인 장애물 형상의 급격한 변화가 생기는 곳'에 대해 박리현상이 발생한다. 라는 것인가요?
그리고 그 박리점이란 저 영상 정의 대로 '유체 속도가 순간적으로 0이 되는 지점'이라는 것은 맞지요?
@@얼린사탕 박리현상은 Body의 geometry에 의해 나타날수도 있고 나타나지 않을 수도 있습니다. 색황님 말씀대로 평판이 수직으로 서있거나 구 주위의 유동 같은 급격한 변화를 겪는 유동에서 박리가 발생합니다.
박리현상은 속도가 0이 아니고 속도구배가 0인 지점입니다. 점성유동에서는 벽면 점착조건에 의해 무조건 어떤 유동이라도 벽면에서의 유동속도는 0이 됩니다.
@@JW_Aerospace 지금 여러 게시글을 통해 알아보고 있는데, 박리 현상이 일어나는 곳에는 유체의 흐름이 소용돌이 현상으로 나는 실험 결과 사진들을 보고 있습니다.
혹시 경계층 내부의 유동도 이와 같은 관측결과를 띄나요?
@@얼린사탕 박리층 내부에서만 소용돌이 치는 역류가 발생합니다. 박리가 발생하기 전에 경계층 내부에서는 소용돌이가 발생하지 않습니다.
3:18 박리
골프공에서의 역압력 구배와 양력이 관계가 있나요? 있다면 설명 좀 부탁드려도 될까요 ㅠ
안녕하세요. 댓글을 너무 늦게 봤네요.
답변 드리겠습니다.
보통 역압력구배는 압력항력을 설명할 때 나오는 용어입니다. 골프공에서의 양력은 마그누스 효과와 관련이 있다고 생각합니다. 제가 설명드리는것보다 유튜브에 "마그누스 효과"를 검색해보시면 실험영상으로도 확인하실 수 있고 직관적으로 더 이해가 잘되실 것 같습니다.
감사합니다.
seperation -> separation 오타인거같아여
알려주셔서 감사합니다~!!
Separation point가 맞습니다
네 오타가 있었습니다. 감사합니다!