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1[정수시설운영관리사 2급 1차] 24년 2회차
비압축성 흐름의 3차원 연속방정식으로 옳은 것은? (단, u, v,는 각각 x, y, z방향의 속도이다.)
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해설

비압축성 유체의 3차원 연속방정식은 속도장의 발산이 0인 ∂u∂x+∂v∂y+∂w∂z=0\dfrac{\partial u}{\partial x}+\dfrac{\partial v}{\partial y}+\dfrac{\partial w}{\partial z}=0이다.

질량보존식 ∂ρ∂t+∇⋅(ρV⃗)=0\dfrac{\partial \rho}{\partial t}+\nabla\cdot(\rho \vec{V})=0에서 밀도 ρ\rho가 일정하면 밀도 항이 소거되어 속도 발산이 0이라는 조건만 남는다. 미소 검사체적에 들어온 유량과 나간 유량이 같다는 뜻이다.

  • dxu=dyv=dzw\dfrac{dx}{u}=\dfrac{dy}{v}=\dfrac{dz}{w}는 연속방정식이 아니라 유선의 방정식이다.
  • 각 편미분 앞에 속도를 곱해 놓은 형태나 12(∂w∂y−∂v∂z)\dfrac{1}{2}\left(\dfrac{\partial w}{\partial y}-\dfrac{\partial v}{\partial z}\right) 같은 항으로 이루어진 식은 와도(회전) 성분을 나타내는 표현으로 질량보존과 무관하다.

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