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1[7급 국가직 전달현상] 25년 1회차
주어진 유선 함수(stream function)로부터 결정되는 xx방향 속도와 yy방향 속도를 바르게 연결한 것은? (단, 모든 변수는 무차원화 되어 있다)
유선 함수: 8y2−xy−8x28y^2-xy-8x^2
xx방향 속도  yy방향 속도
1
x−16yx-16y  −16x−y-16x-y
2
x−16yx-16y  16x−y16x-y
3
−x+16y-x+16y  16x+y16x+y
4
−x+16y-x+16y  −16x−y-16x-y
해설

유선 함수의 일반적 정의 vx=∂ψ∂yv_x = \dfrac{\partial \psi}{\partial y}, vy=−∂ψ∂xv_y = -\dfrac{\partial \psi}{\partial x}를 적용하면 vx=−x+16yv_x = -x+16y, vy=16x+yv_y = 16x+y이다.

vx=∂∂y(8y2−xy−8x2)=16y−xv_x = \dfrac{\partial}{\partial y}(8y^2 - xy - 8x^2) = 16y - x
vy=−∂∂x(8y2−xy−8x2)=−(−y−16x)=16x+yv_y = -\dfrac{\partial}{\partial x}(8y^2 - xy - 8x^2) = -(-y - 16x) = 16x + y

검산: ∂vx∂x+∂vy∂y=−1+1=0\dfrac{\partial v_x}{\partial x} + \dfrac{\partial v_y}{\partial y} = -1 + 1 = 0으로 연속방정식을 만족한다.

  • x−16yx-16y와 −16x−y-16x-y: 두 성분 부호가 모두 반대로, 유선 함수 부호 정의를 거꾸로 적용한 결과이다.
  • x−16yx-16y와 16x−y16x-y: 어느 부호 정의로도 두 성분이 함께 나오지 않는다.
  • −x+16y-x+16y와 −16x−y-16x-y: yy방향 부호가 틀려 발산이 −2-2가 되므로 연속방정식을 위반한다.

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