가스유체역학가스기사 · 2010년03월07일 · 1/100
1.550K인 공기가 15m/s의 속도로 매끈한 평판 위를 흐르고 있다. 평판 선단으로부터의 거리가 몇 m인 지점에서 층류에서 난류로의 천이가 일어나는가? (단, 천이레이놀즈 수는 5×105이고 동정성계수는 4.2×10-5m2/s이다.
1
0.7
2
1.4정답
3
2.1
4
2.8
해설
이 문제는 천이레이놀즈 수와 동정성계수를 이용하여 풀이할 수 있습니다. 먼저, 천이레이놀즈 수를 구합니다. Re = (속도 × 길이) / 동점성계수 여기서 속도는 15m/s, 길이는 우리가 구해야 할 천이 지점까지의 거리이므로 L이라고 하겠습니다. 동점성계수는 4.2×10^-5m^2/s입니다. Re = (15m/s × L) / 4.2×10^-5m^2/s = 3.57×10^5L 이제 천이레이놀즈 수가 주어졌으므로, 천이 형태에 따라 층류에서 난류로의 천이 지점이 어디인지 추정할 수 있습니다. 여기서는 평판 위를 흐르는 공기의 속도가 일정하므로, 라미너 계층 내에서는 층류 형태가 유지되다가 일정 거리 이상 멀어지면 난류 형태로 전환될 것입니다. 보통 천이레이놀즈 수가 5×10^5 이상이면 층류에서 난류로의 천이가 일어납니다. 따라서, 3.57×10^5L >= 5×10^5 L >= 1.4m 즉, 천이 지점까지의 거리 L은 1.4m 이상이어야 층류에서 난류로의 천이가 일어납니다.