점탄성 유체내에서 낙하하는 원통형 미소체의 거동에 관한 실험적 연구

An Experimental Study on Hydrodynamic Behavior of a Slender Cylinder Falling in a Viscoelastic Fluid

저속으로 낙하하는 원통형 미소체의 유체역학적 거동에 대하여 점탄성 유체의 비 뉴우튼 성질의 영향에 관해서 연구가 수행되었다. 원통형 미소체의 직경 및 직경에 대한 길 이의 비 (Aspect Ratio)의 영향에 관해서도 또한 고찰하였으며 본 실험에서는 뉴우튼 유체 로서 99.5%의 글리세린용액과 점탄성 유체로서 1,000 wppm 의 polyacyla-mide(Separan AP-273) 수용액이 각각 사용되었다. 낙하하는 미소체의 Aspect Ratio가 증가할수록 무차원 최종속도는 뉴우튼 유체내에서 보다 점탄성 유체내에서 그증가속도가 더욱 커짐을 보였다. 뉴우튼 유체 내에서 낙하하는 원통형 미소체의 마찰저항 계수는 실험데이타로부터 계산된 값과 이론치가 비교적 잘일치하나 점탄성 유체에 관한 마찰저항 계수는 본 실험의 결과치와 무한히 긴 원통형 미소체에 대한 기존연구의 이론값과는 상당한 차이가 있음을 알수 있었 다, 이는 점탄성 유체내에서 수직으로 낙하하는 원통형 미소체의 저항계수가 k(즉 용기의 직경에 대한 미소체 직경의 비), power-law index 레이놀즈수 뿐아니라 aspect ratio를 포함 하는 새로운 관계식이 도출되어야 함을 분명히 보여주고 있다.