수축 확산 노즐 원리 (열 유체역학)
익명 작성일 - De Laval 노즐, 또는 수축-확산 노즐은 가스 흐름의 속도를 초음속으로 증가시키는 데 사용되는 특별한 노즐 형태입니다. 이 노즐의 원리를 이해하기 위해서는 유체역학의 기본 원칙을 이해하는 것이 중요합니다.
1. 오일러 방정식
오일러 방정식은 비점성 유체의 운동을 설명하는 방정식입니다. 방정식은 다음과 같습니다:
여기서:
v는 유체의 속도 벡터,
t는 시간,
ρ는 유체의 밀도,
p는 압력입니다.
이 방정식은 유체의 가속도가 압력 변화와 관련이 있다는 것을 나타냅니다. De Laval 노즐에서 유체는 노즐의 수축 부분에서 압력이 감소하면서 가속되며, 확산 부분에서 다시 감속됩니다.
2. 베르누이의 방정식
베르누이의 방정식은 스트림라인을 따라 이동하는 유체의 에너지 보존 법칙을 나타냅니다:
여기서:
P는 압력 에너지,
ρv2/2는 운동 에너지,
ρgh는 위치 에너지입니다.
De Laval 노즐에서, 노즐의 수축 부분에서 유체의 압력 에너지는 속도 에너지로 변환되므로 유체의 속도가 증가합니다. 확산 부분에서는 이와 반대의 현상이 발생하며, 속도 에너지가 압력 에너지로 다시 변환됩니다.
3. De Laval 노즐의 원리
노즐의 수축 부분에서 유체는 압축되어 압력이 감소하고 속도가 증가합니다. 그 결과, 유체의 속도는 초음속으로 증가할 수 있습니다. 확산 부분에서는 유체의 속도가 감소하고 압력이 증가합니다.
이 원리를 통해 De Laval 노즐은 효율적으로 고속의 가스 흐름을 생성할 수 있습니다. 이러한 특성 때문에 로켓 엔진과 같은 고성능 엔진에서 널리 사용됩니다.
... 확산 부분에서는 이와 반대의 현상이 발생하며, 속도 에너지가 압력 에너지로 다시 변환됩니다. 3. De Laval 노즐의 원리 노즐의 수축 부분에서 유체는 압축되어 압력이...
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