비점성 유체역학의 원리 및 응용

유체역학에서 이러한 목적에 부합하는 학문이 비점성 유체역학이며, 이는 문제의 단순화뿐만이 아니라 점성의 영향이 미미하거나 중요하지 않은 여러 가지 실제 경우에 그대로 적용이 가능하다.

1. 베르누이 방정식

마찰이 없는 유동의 에너지식은 많은 경우 압력, 속도 및 높이 사이의 긴밀한 관계를 나타내며, 이를 나타내는 식을 베르누이 방정식(Bernoulli Equation)이라 한다. 이 식은 1738년 베르누이(Daniel Bernoulli, 1700～1782)가 저술한 책에 문장으로 나타나 있었으며, 오일러(Leonhardt Euler, 1707～1783)가 1755년에 이르러 완전한 식의 형태로 유도해 내었다.
베르누이 방정식은 유동의 에너지는 압력, 속도(운동에너지), 높이(위치에너지)의 합으로 이루어져 있으며 어느 한 개가 커지면 적어도 다른 하나가 작아짐을 의미한다. 물론 이 간단하고 강력한 방정식이 성립하는 유동영역은 한정되어 있으며 제약조건에 유의해야 한다. (참고 - 제약조건 : 시간에 따라 변하지 않는(정상유동), 비압축성, 비점성 유동이며, 외부로부터 일과 열의 전달이 없어야 한다.)
아래 그림과 같이 좁아지는 노즐 형태의 유로에서의 유동은 속도가 빨라지며 압력이 …