기계·설비 · 용어

속도구배가스기사·일반기계기사 출제 용어

같은 말: velocity gradient, 속도 구배, 속도기울기, 전단변형률

속도구배는 유체 속도가 위치에 따라 변하는 비율, 즉 흐름에 수직한 방향으로 속도분포를 미분한 값 du/dy(단위 s⁻¹)이다.

뉴턴의 점성법칙 τ=μ·du/dy에서 전단응력과 비례하는 양이며, 전단응력-속도구배 유동곡선의 가로축이 되어 뉴턴유체와 비뉴턴유체를 가른다.

시험 포인트

시험에서는 속도분포식을 미분해 특정 위치의 속도구배를 구하는 계산과 유동곡선에서 유체 종류를 고르는 문제가 가장 자주 나온다.

시험에 나오는 핵심근거 문항·조문 표시

정의
속도분포를 벽으로부터의 거리 y로 미분한 값 du/dy이며, 단위는 s⁻¹이다
기출 2건
2
계산 예(속도분포 미분)
- u=3y^(1/2) → du/dy=1.5/√y, y=0.03m에서 약 8.66s⁻¹
- U=4y^(2/3) → dU/dy=(8/3)y^(-1/3), y=0.3m에서 약 3.98s⁻¹
기출 2건
뉴턴의 점성법칙
τ=μ·du/dy. 전단응력이 속도구배에 선형 비례하는 유체가 뉴턴유체이고 비례상수가 점성계수
기출 1건
4
유동곡선(가로축 du/dy, 세로축 τ)으로 유체 구분
- 원점 직선=뉴턴유체
- 세로축 절편(항복응력) 있는 직선=빙햄 플라스틱
- 위로 볼록(기울기 감소)=의소성
- 아래로 볼록(기울기 증가)=다일러턴트
기출 2건
난류
τ_t=η·du/dy의 η는 에디점도로 유동 상태에 따라 변하는 겉보기 점성계수. 속도·온도구배는 벽 근처보다 난류중심에서 더 작다
기출 2건
응집 혼합조 설계(수질)
P=G²μV. G=900s⁻¹, μ=0.00131N·s/m², V=6.42m³이면 P≈6.8kW
기출 2건