유체 역학 (Fluid Mechanics)
서론
유체 역학은 유체(액체와 기체)의 운동과 그에 따른 힘을 연구하는 학문입니다. 유체 역학의 기본 원리인 베르누이 방정식, 연속 방정식, 레이놀즈 수, 다윈 방정식 등은 다양한 공학 분야에서 중요하게 활용됩니다. 이 글에서는 유체 역학의 주요 개념과 계산식들을 살펴보고, 이를 바탕으로 실제 공학 문제를 해결하는 방법을 알아보겠습니다.
적용 분야
유체 역학의 개념은 항공우주 공학, 기계 공학, 해양 공학 등 다양한 공학 분야에서 필수적으로 사용됩니다. 예를 들어, 항공우주 공학에서는 항공기의 비행 성능을 분석하고, 기계 공학에서는 펌프와 터빈의 성능을 평가하며, 해양 공학에서는 선박의 유체 저항을 연구합니다.
응용 및 실용적 활용
유체 역학의 원리와 계산식을 통해 다음과 같은 작업을 수행할 수 있습니다:
- 항공기 설계: 항공기의 비행 성능을 최적화하기 위해 유체 역학 원리를 적용합니다.
- 펌프와 터빈 설계: 효율적인 유체 이동을 위해 펌프와 터빈의 설계를 최적화합니다.
- 선박 설계: 유체 저항을 최소화하여 선박의 성능을 향상시킵니다.
계산식
베르누이 방정식
P + (1/2) · ρ · v2 + ρ · g · h = constant
연속 방정식
A1 · v1 = A2 · v2
레이놀즈 수
Re = (ρ · v · D) / μ
다윈 방정식
FD = (1/2) · ρ · v2 · CD · A
