골프공에 딤플이라는 홈이 있는 이유

[@태연김-m5n]

학교에서 유체역학을 배우다가 궁금한 점이 생겨서 검색해 보았는데 설명도 너무 깔끔하고 잘 알려주셔서 도움이 되었습니다. 유익한 영상 감사합니다

[@gih1385]

교수님이 생각해보라고 말씀하셔서 생각해봤지만 아무리생각해봐도 몰랐었는데 이렇게 쉽게 잘 설명해주셔서 감사합니다!

[@JW_Aerospace]

시청해주셔서 감사합니다. 모르시는 부분 댓글 달아주시면 같이 공부하고 좋을것 같아요! 좋은 하루 되세요~

[@keidi94]

헐 이해가 넘 잘됐어요!

[@가이드윤]

좋은 영상 잘 봤습니다! 모형이 구형일 때 딤플이 있으면 압력차 때문에 매끈한 표면에 비해 항력이 적다는 것은 이해했습니다. 그렇다면 모형이 평면일 때 표면에 딤플과 같은 홈이 새겨져 있고, 유동 방향과 특정한 여러 각도를 유지한다면 어떠한 결과가 나올까요? (특정한 각도는 0도, 30도, 60도, 90도)

[@user-xfjie878sdjfk]

영상 잘 보았습니다! 헷갈리는 부분이 있는데, 위의 공은 층류, 아래 공은 난류로 구분하셨는데 그럼 위에 공은 난류지역이 형성이 안 되나요? 아니면 위 공이든 아래 공이든 박리되고 난 뒤 부분은 난류지역이 형성되고, 박리 위치에 따른 난류지역의 범위(박리영역) 차이가 있다고 이해하면 될까요? 박리 전 유체의 흐름은 층류고 박리 후는 난류라고 생각했는데 잘못생각하고 있는건가요?

[@JW_Aerospace]

안녕하세요. 영상 시청해주셔서 감사합니다. 박리점 이후 박리 영역 내부에서는 역류와 와류(볼텍스)가 발생하는 등 난류가 발생한다고 이해하시면 될 것 같습니다!

[@Fishing_reefs_Expedition]

골프공에 왜 딤플이 있나 검색하다 보게 되었는데요. 난류로 인해 박리영역이 적어져 항력이 감소하고 비거리가 좋아 진다로 이해 했습니다만. 이는 구체의 경우에만 해당 하는것인가요? 원추형 혹은 마름모형에서도 같다면 항공체 표면에 이와 같은 형상을 접목시키면 좋을거 같지만 매끈하게 만들 잖아요. 이유가 있을까요?

[@JW_Aerospace]

영상 시청해주셔서 감사합니다. 항력에는 표면마찰에 의한 마찰항력과 상/하류 압력차에 의한 압력항력이 있습니다. 골프공에 딤플을 접목시키면 상/하류의 압력차에 의한 압력항력을 적게 발생시킬 수 있습니다. 그러나 표면의 딤플에 의해 난류가 발생하고 마찰항력은 증가하게 됩니다. 총 항력은 마찰항력과 압력항력의 합으로 나타나는데 구형의 골프공 같은 경우 마찰항력보다 압력항력의 영향이 더 지배적이라 딤플의 효과를 볼 수 있습니다. 항공기의 표면 혹은 날개는 가로방향이 긴 세장형(slender) 물체입니다. 세장형 물체는 압력항력보다 마찰항력이 지배적인 경우가 많습니다. 그래서 항공기 동체 혹은 날개 전체 표면에 딤플 같은 홈을 적용시키면 오히려 마찰항력 증가에 의해 항력이 더 증가할수도 있습니다. 그리고 딤플 같은 홈을 적용해서 항공기를 설계한다면 엄청난 비용이 들 것으로 예상됩니다. 딤플의 원리를 항공기에 적용한 것이 있는데 바로 와류발생기(Vortex Generator)입니다. 날개 윗부분에 작은 돌기가 붙어있는데 와류를 발생시키고 박리현상을 막아서 실속을 방지합니다. Vortex Generator의 자세한 원리는 구글에 '골프공의 딤플과 항공기의 와류발생기''을 검색해보시길 권합니다.

[@나는깽구]

그런데 궁금한점이 골프공아래부분은 똑같은 현상이 않일어나나요? 윗부분만그린이유가있나용?

[@진짜배고파-w3s]

스크린 한 판 어떠세요?

[@박준범-x6p]

영상 잘 봤습니다! 영상을 보구서 딤플이 없을 경우 왜 항력이 커지는지 알게 되었습니다.근데 한가지 궁금한점은 제가 책에서 양력은 줄어든다라고 되어 있는데 어떻게 그런건가요?

[@JW_Aerospace]

안녕하세요. 답변 늦게 드려서 죄송합니다. 골프공의 양력이 줄어드는것은 골프공의 레이놀즈 수에 따라 다릅니다. 표면 조도에 따라 달라지기도 합니다. Cylinder 그리고 Sphere 형상에 대해 레이놀즈 수 그리고 양력계수에 대한 그래프를 구글에서 검색해보시면 좋을것 같습니다. 감사합니다.

[@쩡-l7q]

질문이 있습니다! 왜 박리영역이 클수록 압력차가 큰건가요..?! 즉 층류가 흐르는 곳의 박리 영역이 크면 압력의 차가 큰건지 모르겠습니다ㅜㅜ

[@JW_Aerospace]

박리가 발생하게 되면 박리점 이후 영역에서는 유동이 흐를 수 없어서 압력이 상대적으로 작습니다. 즉 하류에 발생하는 박리영역이 클수록 압력이 낮은 영역이 넓으므로 상류와의 압력차는 커지게 됩니다.

[@쩡-l7q]

@@JW_Aerospace 아하 한번에 이해했네요 감사합니다!

[@얼린사탕]

1.'경계층 이론' 영상에서 델타P/델타y=0되는 지점이라고 하셨는데, 여기서는 공에 유선이 접하는 지점이라고 하셨습니다. 어떤 상관관계로서 둘이 같은 개념인지 궁금합니다. 2. 골프공 표면이 울퉁불퉁하면 그 박리점이 '전진'할 수도 있는데 왜 '후퇴'하여 난류같은 형상을 띄게 되는지 궁금합니다. 항상 유익한 영상 감사드립니다.

[@JW_Aerospace]

안녕하세요 색황님! 1. 박리점 말씀하시는것 같은데 압력구배가 아닌 수직방향의 속도구배 du/dy가 0인 지점이 박리점입니다. 박리점에서 흐름이 공으로부터 떨어지고 속도구배가 0이므로 박리점에서 전단응력 혹은 전단력이 사라지게 됩니다. 제가 질문을 잘 이해한게 맞나요? 2. 골프공 표면이 울퉁불퉁하면 흐름이 불안정해져 난류가 형성됩니다. 난류에서 박리가 더 지연(후퇴)되는것은 "층류보다 난류에서 박리가 지연되는 이유" 라는 제목의 영상을 업로드 한적이 있습니다. 제가 답글로 두서없이 설명드리는것보다 그 영상을 보시면 이해가 더 수월하실것 같습니다. 감사합니다!

[@얼린사탕]

@@JW_Aerospace 층류와 난류는 레이놀즈 수의 높고 낮음에 따라 구분되는 건 알고 있습니다.다만 그러면 실제 같은 조건에서 실질적으로 구분짓는건 속도가 빠르냐 느리냐에 따라서 난/층류가 구분되는 건가요?

[@JW_Aerospace]

@@얼린사탕 기하학적 형상 등 조건들이 모두 같은 경우에는 속도가 변수가 되지만 골프공 같은 경우는 골프공의 속도가 같다고 생각하고 딤플을 만들어주면 기하학적 형상이 바뀌기 때문에 우리가 일반적으로 생각하는 층류와 난류를 구분하는 천이 레이놀즈 수(2300) 자체가 바뀔수 있습니다. (예를 들어 천이 Re가 1500 으로 바뀌는것) 즉, 직관적으로 생각하면 표면이 울퉁불퉁해서 흐름이 불안정해져서 난류가 발생된다고 이해하시면 될것같고 이론적으로 생각하시면 형상이 바뀌면 transition Re 자체가 바뀌기 때문에 난류가 더 쉽게 발생된다고 이해하시면 되겠습니다.

[@dreamx138]

교수들보다 훌륭한 강의 잘 보고 갑니다