📂유체역학

유체역학에서의 다공성 매체와 다르시 법칙

법칙

다공성 매체

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특히 유체역학에서, 유체가 흐를 수 있게끔 작은 구멍^porous 혹은 빈 공간^void이 많이 뚫려있는 구조를 다공성 매체^{porous medium}라 부른다.

다르시 법칙

다공성 매체로 이루어진 관을 통해 유체가 흐른다고 하자. 관의 단면적은 $A$ 고, 길이는 $L$ 이며 양끝의 압력 차이는 $\Delta p$ 이다. 다공성 매체를 유체가 잘 통과하는 정도를 투과성^permeability $k$ 라 나타낸다. 이 관을 통하는 유량 $Q$ 는 동점성 $\mu$ 를 포함해서 다음과 같으며, 이를 다르시 법칙^{Darcy’s law}이라 한다. $$ Q = \frac{k A}{\mu L} \Delta p $$

설명

우리가 일상 속에서 쉽게 접할 수 있는 다공성 매체의 예로는 스펀지밥^SpongeBob이 있다².

다공성 매체는 여과^filtration나 흡수^absorption와 같은 현상에서 중요한 역할을 해서 여러 분야에서 연구되고 있다. 지하수나 석유의 이동, 생체 조직에서 물질의 이동, 건축 자재의 통기성 등 다공성 매체가 관심의 대상이 되는 경우는 매우 다양하다³.