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1[가스기사 필기] 20년 3회차
직각좌표계에 적용되는 가장 일반적인 연속방정식은 다음과 같이 주어진다. 다음 중 정상상태(steady state)의 유동에 적용되는 연속방정식은?
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해설

그림에 제시된 일반형 연속방정식은 ρt+(ρu)x+(ρv)y+(ρw)z=0\dfrac{\partial \rho}{\partial t}+\dfrac{\partial(\rho u)}{\partial x}+\dfrac{\partial(\rho v)}{\partial y}+\dfrac{\partial(\rho w)}{\partial z}=0으로, 시간에 대한 밀도 변화항과 세 방향의 질량유속 변화항으로 이루어져 있다.

정상상태란 유동장의 각 점에서 물리량이 시간에 따라 변하지 않는 상태이므로 ρt=0\dfrac{\partial \rho}{\partial t}=0이 된다. 따라서 시간 미분항만 없어지고 (ρu)x+(ρv)y+(ρw)z=0\dfrac{\partial(\rho u)}{\partial x}+\dfrac{\partial(\rho v)}{\partial y}+\dfrac{\partial(\rho w)}{\partial z}=0이 남는다.

밀도 ρ\rho가 미분 밖으로 빠져나온 ux+vy+wz=0\dfrac{\partial u}{\partial x}+\dfrac{\partial v}{\partial y}+\dfrac{\partial w}{\partial z}=0 형태는 밀도가 일정하다고 본 비압축성 유동의 식이므로, 정상상태 조건과 혼동하지 않아야 한다.

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