모두CBT

밀도 \rho, 점성계수 \mu인 정지하고 있는 유체 속을 반경 r인 … | [7급 국가직 수리수문학] 21년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 수리수문학] 21년 1회차
밀도 ρ\rho, 점성계수 μ\mu인 정지하고 있는 유체 속을 반경 r인 구(球) 형태의 토사입자가 매우 느린 속도 U로 움직이고 있다. 해당 입자가 받는 항력 D=6πμrU\mathrm{D} = 6\pi\mu\mathrm{rU}라는 Stokes 항력식을 이용하면 항력계수 CD=c/Re\mathrm{C_D} = \mathrm{c/Re} (Re: Reynolds 수)일 때, c의 값은?
1
12
2
24
3
48
4
64
해설

Stokes 항력식을 항력계수 정의에 대입하면 CD=24/Re\mathrm{C_D} = 24/\mathrm{Re}이므로 c = 24이다.

항력계수 정의: D=CD ρU22 πr2\mathrm{D} = \mathrm{C_D}\,\dfrac{\rho\mathrm{U}^2}{2}\,\pi\mathrm{r}^2

정리: CD=6πμrU12ρU2πr2=12μρUr=24μρU(2r)=24Re\mathrm{C_D} = \dfrac{6\pi\mu\mathrm{rU}}{\frac{1}{2}\rho\mathrm{U}^2\pi\mathrm{r}^2} = \dfrac{12\mu}{\rho\mathrm{Ur}} = \dfrac{24\mu}{\rho\mathrm{U}(2\mathrm{r})} = \dfrac{24}{\mathrm{Re}}

Reynolds 수는 지름 2r을 대표길이로 하므로, 반경 기준으로 멈추면 12가 되는 함정에 주의한다.

오류나 개정된 내용이 보이면 알려주세요

이어서 풀어보기

[7급 국가직 수리수문학] 21년 1회차 25문항 이어서 보기문제·정답·해설을 한 페이지에서 이어서 볼 수 있어요7급 국가직 수리수문학 기출문제 암기장 전체 보기