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비선형과 파동이론에서의 Benjamin의 업적

전문가 제언: ○ Thomas Brooke Benjamin의 독창적인 유체 기계 현상에 대한 이론은 캐비테이션 기포, 표면과 내부 파동, 중력 흐름, 유연한 표면 위에서의 전단류 불안정성, 그리고 소용돌이 유동에 대한 우리의 기본적인 이해를 바꾸었다. 유한 크기 파동 현상의 일부 형태에 대해서, 그는 적분 조건을 만들고 새로운 편미분 방정식을 유도해냈다. 그는 유체역학에 있어서 아주 새로운 기능 해석에 기반한 보충 수단 접근법을 만들어내었다. 또한 그는 다른 방법으로는 처리하기 어려운 비선형의 애매한 유동 문제의 핵심 특징들을 추론하기 위한 방법을 세부적인 계산 없이 입증해 보였다.

○ Banjamin은 개별적인 수증기 공동(vapor cavity) 또는 캐비테이션 기포의 붕괴에 대해 연구하였는데, 이것들은 그 온도에서의 수증기 압력 하에서 국부적으로 압력이 낮아질 때 고속의 액체 내에서 생성된다. 압력이 상승되면 이 기포의 붕괴가 매우 빨라지면서 소음을 발산한다. 이것은 캐비테이션 기포가 어떻게 주변의 물체 표면에 큰 손상을 주는지에 대한 설명으로, 배의 프로펠러 또는 단단한 항구의 수문과 같은 것에 대한 손상 발생 메커니즘이라고 추정된다.

○ 그는 와류 날개(vortex wing)를 지나는 공기 유동의 독특한 특징인 공기 흐름에 평행하게 향하는 와류의 해석(1962)으로부터 시작하였는데, 이것은 나중에 1950년대 후반의 초음속 비행기에서 선호하는 설계가 되었다. 와류-붕괴 현상은 또한 파이프를 따라가는 소용돌이 유동 내에서 일어난다. 앞의 3가지 메커니즘이 이러한 현상을 위하여 제시되었는데, 경계층의 불안정성, 박리(separation), 정상파(standing wave)의 형성이다.

○ 이러한 Benjamin의 유체에 대한 연구업적을 바탕으로 추가적인 연구와 실험으로 과학 및 산업계가 발전할 수 있도록 연구관계자들의 지속적인 노력이 요구된다 하겠다.

저자: Hunt, JCR
자료유형: 학술정보