왜 공은 실밥 쪽으로 휠까? – SSW의 물리학

박리 시점의 차이가 발생하는 이유에 대해 층류/난류의 역할이 크지 않다는 설명도 있다.

실밥이 없는 상황에서의 박리 지점을 natural separation point라고 하자. 가령 <그림 7>의 A 지점을 생각할 수 있다. 

이때 실밥이 공 중앙부(<그림 8>의 파란 선) 즈음에 위치해 있으면, 본문에서 설명한 층류 → 난류의 전환과 관계 없이 바로 실밥 주변에서 직접적으로 박리가 유발되기도 한다. 이런 박리는 원래보다 이를 수도 있고 늦을 수도 있다. 아래 <그림 8>은 박리가 원래보다 이른 시점에 일어난 경우를 나타낸다. 이런 효과는 실밥이 구체적으로 어느 위치에 있는지를 비롯해 공의 속도, 고도, 회전 방향 등에 따라 크게 달라지며 아직 그 효과를 결정론적(deterministic)으로 설명하기는 어렵다.

<그림 8> 파란 중앙선 옆의 실밥에서 직접적으로 박리가 일어났다. advanced separation은 실밥에 의해 박리가 natural separation보다 이르게 일어난 경우를 나타낸다.

실밥의 영향은 아직 명확하게 밝혀지지 않은 것이 많고 현재도 연구가 활발히 진행 중이다. 본문에서 말한 개념은 일반적으로 작용하는 원리이며, 실제 SSW의 작용은 회전축, 회전수, 실밥 높이 등에 의해 많은 영향을 받는다는 것에 유의하자.

참고 링크

• SSW 관련 번역 글(주경야덕) : (링크1) (링크2) (링크3)
• 앨런 네이선 박사의 SSW 소개 : (링크1)
• 여러 종류의 공으로 난류/층류 효과를 실험한 논문 : (링크1) (링크2)
• 추가사항 관련 논문 및 링크 : (링크1) (링크2)
• boundary layer 소개 : (링크1) (링크2)
• flow separation 소개 : (링크1) (링크2) (링크3) (링크4) 
• turbulent boundary layer가 laminar boundary layer보다 늦게 박리되는 이유 : (링크1)
• 유체의 압력에 관해 정압, 동압, 전압 개념 소개 : (링크1) (링크2)
• 관련 위키피디아 페이지: (링크1) (링크2) (링크3) (링크4) (링크5)