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동적 압력

1738
  • Daniel Bernoulli
유체 역학에서 동적 압력을 측정하기 위한 피토 튜브가 있는 풍동 설정.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

동적 압력[latex]q[/latex] 또는 [latex]Q[/latex]로 표시되는 운동 에너지는 유체의 단위 부피당 운동 에너지입니다. 운동 에너지는 [latex]q = frac{1}{2} rho u^2[/latex]라는 공식으로 정의되며, 여기서 [latex]rho[/latex]는 국소 유체 밀도이고 [latex]u[/latex]는 유체 속도입니다. 이 물리량은 유체 운동으로 인해 발생하는 압력을 정량화하는 데 있어 유체 역학에서 매우 중요합니다.

The concept of dynamic pressure originates from the conservation of energy for a moving fluid. It represents the portion of the fluid’s total energy associated with its bulk motion. The formula [latex]q = \frac{1}{2} \rho u^2[/latex] can be derived by considering the kinetic energy ([latex]E_k = \frac{1}{2} m u^2[/latex]) of a small parcel of fluid with mass [latex]m[/latex] and volume [latex]V[/latex]. Since density [latex]\rho[/latex] is mass per unit volume ([latex]\rho = m/V[/latex]), the kinetic energy per unit volume is [latex]E_k/V = (\frac{1}{2} m u^2)/V = \frac{1}{2} (m/V) u^2 = \frac{1}{2} \rho u^2[/latex]. This result shows that dynamic pressure is not a pressure in the conventional sense of a normal force per unit area exerted by molecular collisions (which is static pressure). Instead, it is a scalar quantity with units of pressure (Pascals in SI units) that conveniently represents the kinetic energy density of the flow. This distinction is crucial; dynamic pressure cannot be measured directly by a standard pressure gauge oriented parallel to the flow. It can only be measured by bringing the fluid to a stop isentropically, converting its kinetic energy into a measurable pressure increase.

Historically, the groundwork was laid by Daniel Bernoulli in his 1738 work *Hydrodynamica*. While he formulated the overarching principle of energy conservation in fluids, the explicit isolation and naming of “dynamic pressure” as a distinct term became more common with the development of modern fluid dynamics and aerodynamics in the late 19th and early 20th centuries. Its utility lies in simplifying complex fluid dynamics equations. For instance, in many aerodynamic calculations, the forces are non-dimensionalized using dynamic pressure, which allows for the comparison of aerodynamic performance of different-sized objects at different speeds and in different fluids, as long as other parameters like the Reynolds number are matched. This makes it a cornerstone quantity for wind tunnel testing and computational fluid dynamics (CFD).

UNESCO Nomenclature: 2210
역학

유형

추상 시스템

분열

기초적인

용법

널리 사용됨

전구체

  • 아이작 뉴턴의 운동 법칙
  • 운동 에너지의 개념 ([latex]E_k = frac{1}{2}mv^2[/latex])
  • 압력과 밀도에 대한 초기 개념
  • 에너지 절약 원칙

응용 프로그램

  • 항공기 설계 (양력 및 항력 계산)
  • 유량 측정을 위한 벤투리 유량계 설계
  • 피토관을 이용한 풍속 측정 작동법
  • 기상 예측 (구조물에 작용하는 풍하중 분석)
  • 자동차 설계(공기역학적 최적화)
  • 토목공학 (교량 및 건물에 작용하는 풍하중)

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

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Related to: dynamic pressure, fluid dynamics, kinetic energy, fluid density, fluid velocity, Bernoulli’s principle, pressure, aerodynamics, incompressible flow, fluid mechanics.

역사적 맥락

동적 압력

1678
1687
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1738
1750
1785
1788
1672
1687
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1738
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1757
1788
1800

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

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