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1[가스기사 필기] 15년 1회차
안지름 20㎝의 원관 속을 비중이 0.83인 유체가 층류(Laminar flow)로 흐를 때 관중심에서의 유속이 48㎝/s이라면 관벽에서 7㎝ 떨어진 지점에서의 유체의 속도(㎝/s)는?
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해설

원관 내 층류 유동의 속도분포는 하겐-포아즈이유(Hagen-Poiseuille) 법칙에 따라 u(r)=umax(1(rR)2)u(r) = u_{max}\left(1-\left(\dfrac{r}{R}\right)^2\right)로 나타난다.

안지름이 20cm이므로 반지름 R=10 cmR=10\text{ cm}이고, 관벽에서 7cm 떨어진 지점은 중심에서 r=107=3 cmr=10-7=3\text{ cm}인 지점이다. 관 중심 유속 umax=48 cm/su_{max}=48\text{ cm/s}를 대입하면 u=48(1(310)2)=48×0.91=43.68 cm/su = 48\left(1-\left(\dfrac{3}{10}\right)^2\right)=48\times0.91=43.68\text{ cm/s}가 된다.

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