카르만 소용돌이 거리의 원리와 응용
카르만 소용돌이 거리에서는 물체(예: 원통 또는 구)가 유체의 충격을 받으면 유체가 두 개의 흐름으로 분리되어 물체의 양쪽에 소용돌이를 형성합니다.
1. 원리:
1. 유체 분리: 유체가 물체를 통과할 때 유체는 물체 표면에 힘을 받아 분리가 발생합니다. 카르만 소용돌이 거리에서 유체는 물체의 전면과 후면에서 두 개의 흐름으로 분리됩니다.
2. 소용돌이 형성: 분리된 두 유체가 물체의 양쪽에 소용돌이를 형성합니다. 이러한 소용돌이는 유체의 운동량과 에너지의 재분배로 인해 발생합니다. 물체 위에서 유체는 낮은 압력의 영향을 받고 속도가 증가하여 시계 방향 소용돌이를 형성합니다. 물체 아래에서 유체는 더 높은 압력의 영향을 받고 속도가 감소하여 시계 반대 방향의 소용돌이를 형성합니다.
3. 흘러내림과 상호작용: 시간이 지남에 따라 소용돌이는 하류 방향으로 흘러나와 후속 유체와 상호 작용합니다. 이 과정은 주기적으로 반복되어 일련의 소용돌이 구조를 형성합니다.
4. 공기 흐름이 방해받습니다. 카르만 와류 거리에서 쉐드 와류가 후속 유체를 방해합니다. 이러한 교란은 난기류 증가 및 압력 분포 변화를 포함하여 공기 흐름에 영향을 미칠 수 있습니다.
5. 운동에너지 손실 및 저항 감소: 카르만 와류 거리에서 와류의 형성 및 발산으로 인해 유체의 운동에너지가 어느 정도 손실됩니다. 이는 물체를 통과하는 유체에 대한 저항을 줄여 항력을 줄입니다.
2. 응용:
1. 유체 역학 연구: 카르만 소용돌이 거리는 유체 역학 연구에서 매우 중요한 현상 중 하나입니다. 이는 과학자들이 소용돌이 형성, 난류 현상 등과 같은 유체 운동 및 유체 역학 문제를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.
2. 강제 대류: 카르만 와류는 공기 가열 및 냉각 시스템에 사용할 수 있는 강제 대류를 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 일부 튜브 앤 튜브 열 교환기에서는 유량과 유량을 제어하여 Karman 와류를 생성하여 열 전달 효율을 향상시킬 수 있습니다.
3. 항력 감소: 유체 속에서 움직이는 물체는 저항의 영향을 받습니다. 예를 들어, 실린더가 물 속에서 움직일 때 카르만 와류는 실린더의 저항을 감소시켜 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.