MATLAB을 통한 Blasius 방정식의 해석적 접근 및 Fluent 소프트웨어를 활용한 CFD 시뮬레이션 분석

1. 2D 비압축성 경계층 유동의 이해

2D 비압축성 경계층 유동은 유체 역학에서 중요한 개념으로, 특히 날개나 평면 표면을 따라 흐르는 유체의 거동을 이해하는 데 필수적이다. 경계층 이론은 유체가 고유한 점성력을 가지므로, 유체가 고체 표면 근처에서 운동할 때 불가피하게 발생하는 경계층의 형성을 설명한다. 외부 유체 흐름이 고체 표면에 입사할 때, 표면 근처의 속도는 점차적으로 줄어들어 0에 도달하며, 유체의 속도 분포가 경계층 두께를 따라 변화한다. 이때 경계층 내의 유체는 점성을 가진 특성을 지니고, 점성력에 의해 유동이 방해받는다. 따라서 경계층의 두께는 외부 흐름의 속도, 점성 계수, 그리고 거리와 같은 다양한 요인에 영향을 받는다. 비압축성 유동이라는 조건은 유체의 밀도가 변하지 않음을 의미하며, 이는 경계층의 해석을 단순하게 만들어준다. 비압축성 경계층 유동은 일반적으로 두 가지 주요 유형으로 나뉘는데, 평면 경계층과 원형 경계층이 있다. 각각의 경우에 따라 유체의 속도 분포 및 유동 특성이 다르게 나타나므로, 이들을 적절히 이해하는 것이 중요하다. 경계층 내에서 발생하는 다양한 물리적 현상, 예를 들어 난류와 층…