스트로우할 수(와류 방출) 계산기

소용돌이 방출 진동수를 무차원으로 묶은 값 St = f·D/V입니다. 원기둥에서는 레이놀즈수 300~3×10⁵ 구간에서 0.2 근처로 거의 일정해서, 유속과 지름만 알면 진동수가 바로 나옵니다. 이 «거의 일정하다»는 성질 덕분에 실용적인 계산 도구가 됩니다.

구조물의 고유진동수와 겹치면 와류유기진동(VIV)이 일어나 진폭이 급격히 커지기 때문입니다. 굴뚝·전선·교량 케이블·해양 라이저·열교환기 튜브가 모두 이것 때문에 흔들리고, 심하면 피로 파괴로 이어집니다. 그래서 설계할 때 겹치는 유속 구간을 아예 피하거나 나선형 스트레이크로 소용돌이를 흐트러뜨립니다.

유속이 조금 달라져도 소용돌이 진동수가 구조물 고유진동수에 끌려가 한동안 붙어 있는 현상입니다. 보통이라면 유속이 바뀌면 진동수도 따라 바뀌어 공진을 금방 빠져나올 텐데, 록인 때문에 넓은 유속 구간에서 계속 공진 상태가 유지됩니다. 이것이 와류유기진동을 특히 성가시게 만듭니다.

아닙니다. 흔한 오해인데, 1940년 타코마 내로스 다리가 무너진 것은 와류 방출 공진이 아니라 비틀림 플러터 — 구조물의 움직임이 스스로 유체력을 키우는 자려진동 — 때문이라는 것이 오늘날의 정설입니다. 와류 방출은 그보다 낮은 풍속에서 이미 관측되고 있었을 뿐입니다.

그렇습니다. 지름 3mm 전선에 초속 10m 바람이 불면 St = 0.2로 약 667Hz가 나와 사람이 들을 수 있는 소리가 됩니다. 굵은 전선일수록 낮은 소리가 나는 것도 f가 지름에 반비례하기 때문입니다. 이 계산기에 넣어 보시면 바로 확인됩니다.

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