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1[소방설비기사(기계) 필기] 18년 1회차

원형 단면을 가진 관내에 유체가 완전 발달된 비압축성 층류유동으로 흐를 때 전단응력은?

1

중심에서 0이고, 중심선으로부터 거리에 비례하여 변한다.

2

중심에서 0이고, 중심선으로부터 거리의 제곱에 비례하여 변한다.

3

관벽에서 0이고, 중심선에서 최대이며 선형분포한다.

4

전 단면에 걸쳐 일정하다.

해설

완전 발달된 층류 관유동에서 전단응력은 τ=r2(dpdx)\tau=\dfrac{r}{2}\left(-\dfrac{dp}{dx}\right)로 표현되어, 중심선으로부터의 반경거리 rr에 정비례하는 선형분포를 가진다. 따라서 관 중심(r=0r=0)에서 전단응력이 0이고 거리에 비례하여 커져 관벽에서 최대가 된다. 그러므로 ① "중심에서 0이고, 중심선으로부터 거리에 비례하여 변한다"가 옳다. ③은 관벽과 중심의 관계가 반대로 서술되어 틀린 설명이다.