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과학

쿠에트 유동

쿠에트 유동과학
영문명
Couette flow
구동 원인
움직이는 벽면
기본 모형
두 평행판 사이의 점성 흐름
단순 평면 해
u(y) = Uy/H
쿠에트 유동은 벽면의 운동으로 구동되는 점성 유체의 흐름이다. 가장 단순한 평면 모형에서는 두 평행판 사이의 유체가 판의 상대 운동에 의해 전단되며 일정한 조건에서 선형 속도 분포를 가진다.

압력 대신 벽이 구동한다

기본 평면 모형에서는 유동 방향 압력 기울기를 0으로 두고 벽면의 이동으로 흐름을 만든다. 점성이 벽의 운동을 유체 안쪽으로 전달한다. 압력 차이가 유량을 구동하는 푸아죄유 유동과 비교할 수 있다.

가장 단순한 속도 분포

아래 판이 정지하고 위 판이 속도 U로 움직이며 간격이 H라고 하자. 뉴턴 유체의 정상적인 평행 층류와 미끄럼 없음 조건에서는 아래 판에서의 거리 y에 대해 u = Uy/H다. 아래 벽에서 0이고 위 벽에서 U가 된다.

간격 안에서의 계산

두 판 사이 간격이 4 mm이고 위 판의 속도가 0.2 m/s인 가상 모형에서 중간 위치의 유속은 0.1 m/s다. 선형 분포이므로 속도 기울기는 U/H이며, 이 값은 유체의 점성 계수와 함께 전단 응력을 결정한다.

가정이 달라지는 경우

두 벽이 모두 움직이거나 압력 기울기가 추가되면 기본 속도 분포를 그대로 사용할 수 없다. 원통 사이 회전 흐름처럼 다른 기하 구조에서도 쿠에트 유동이라는 이름을 사용한다. 평면 모형의 선형 해를 모든 형상의 벽 구동 흐름에 공통으로 적용하지 않는다.

관련 문서

점성 / 층류 / 동점도 / 하겐-푸아죄유 법칙 / 유량 / 속도 / 유체 / 압력