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21.2 : 파이프 흐름의 일반적 특성 II

유체가 파이프에 들어가면 먼저 입구 영역을 통과하는데, 여기서 점성 효과로 인해 속도 프로파일이 조정됩니다. 이 영역에서 경계층이 파이프 벽을 따라 형성되고 파이프의 단면을 완전히 차지할 때까지 커집니다. 경계층이 합쳐지면 흐름이 완전히 발달하여 파이프 길이를 따라 일정한 속도 프로파일이 유지됩니다.

완전히 발달된 흐름에 도달하는 거리를 입구 길이라고 하며 흐름 체계(층류 또는 난류)와 레이놀즈 수에 따라 달라집니다. 층류는 일반적으로 부드럽고 점진적인 프로파일 발달로 인해 입구 길이가 짧은 반면 난류는 혼합과 혼란스러운 운동이 강화되어 더 긴 입구 길이가 필요합니다.

파이프 길이를 따라 압력 차이가 일정 직경 파이프에서 완전히 발달된 흐름을 구동합니다. 수평 파이프에서 이 압력 차이는 점성력을 극복하여 안정된 운동을 보장합니다. 입구 영역은 속도 프로파일이 진화함에 따라 가속도를 설명하기 위해 더 높은 압력 구배를 갖습니다. 완전히 발달되면 압력 구배가 안정화되어 점도를 극복하는 데 필요한 에너지를 반영합니다.

전단 응력은 층류와 난류에서 다르게 거동합니다. 층류에서 전단 응력은 분자 운동량 전달에서 발생하여 매끄럽고 질서 있는 층이 생성됩니다. 난류는 더 크고 불규칙하게 움직이는 유체 입자 간의 운동량 교환에서 비롯되므로 거시적인 효과가 됩니다. 이러한 차이는 압력 분포와 흐름 특성에 영향을 미칩니다.

경사 파이프의 경우 중력은 압력 구배를 수정합니다. 파이프의 방향에 따라 중력은 흐름을 돕거나 저항하여 정상 운동에 필요한 힘의 균형을 변경할 수 있습니다. 점도, 압력 및 중력 상호 작용은 파이프 내의 유체 거동을 결정합니다.

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Pipe FlowEntrance RegionVelocity ProfileBoundary LayerFully Developed FlowEntrance LengthLaminar FlowTurbulent FlowReynolds NumberPressure DifferenceShear StressPressure GradientFluid BehaviorInclined PipesGravity Effects

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