그림과 같이 원형관 중심에서 V의 유속으로 물이 흐르는 경우에 대한 설… | [토목기사 필기] 17년 2회차 기출문제 상세 페이지
1[토목기사 필기] 17년 2회차
그림과 같이 원형관 중심에서 V의 유속으로 물이 흐르는 경우에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 흐름은 층류로 가정한다.)
1
A점에서의 유속은 단면 평균유속의 2배다.
2
A점에서의 마찰력은 V2에 비례한다.
3
A점에서 B점으로 갈수록 마찰력은 커진다.
4
유속은 A점에서 최대인 포물선 분포를 한다.
해설
틀린 설명은 중심점의 마찰력이 유속의 제곱에 비례한다는 것이다. 층류에서 마찰응력은 τ = μ(du/dy)로 속도경사에 1차 비례하며, 속도의 제곱에 비례하는 것은 난류 영역의 마찰손실 이야기다.
더구나 그림의 중심선 위 A점은 포물선 유속분포의 꼭짓점이어서 du/dy = 0, 즉 마찰응력이 0인 자리다. 제곱 비례를 따질 대상 자체가 아니다.
나머지 설명은 층류의 하겐-푸아죄유 분포와 그대로 맞는다.
- 유속은 관 중심에서 최대인 포물선 분포를 이룬다.
- 중심의 최대유속은 단면 평균유속의 2배다.
- 마찰응력은 중심에서 0, 관벽에서 최대가 되도록 반지름에 비례해 커지므로 중심에서 관벽 쪽으로 갈수록 커진다.
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