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1[건설기계설비기사 필기] 17년 1회차
나란히 놓인 두 개의 무한한 평판 사이의 층류 유동에서 속도 분포는 포물선 형태를 보인다. 이 때 유동의 평균 속도(Vau)와 중심에서의 최대 속도(Vmax)의 관계는?
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해설

나란히 놓인 두 무한 평판 사이의 층류에서 평균속도는 중심 최대속도의 3분의 2이다.

간격의 반을 hh라 하면 속도분포는 u(y)=Vmax(1−y2h2)u(y)=V_{max}\left(1-\dfrac{y^2}{h^2}\right) 형태의 포물선이고, 중심 y=0y=0에서 최대가 된다.

단면 평균을 구하면 Vav=12h∫−hhVmax(1−y2h2)dy=23VmaxV_{av}=\dfrac{1}{2h}\int_{-h}^{h}V_{max}\left(1-\dfrac{y^2}{h^2}\right)dy=\dfrac{2}{3}V_{max} 이다.

같은 포물선 분포라도 원관 층류(하겐-푸아죄유)에서는 Vav=12VmaxV_{av}=\dfrac{1}{2}V_{max}이므로, 평행평판과 원관의 계수를 바꿔 쓰지 않도록 구분해 두어야 한다.

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