코안다 효과
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1. 개요
코안다 효과는 유체가 곡면을 따라 흐를 때 나타나는 현상으로, 1800년 토머스 영에 의해 처음 언급되었고 앙리 코안다가 항공기 실험을 통해 응용 방법을 발견하여 그의 이름을 따 명명되었다. 자유 제트나 벽면 제트에서 발생하며, 주변 공기를 끌어들여 저압 영역을 형성하고 압력 차이로 인해 유체가 표면에 달라붙어 흐르게 된다. 이 효과는 항공기의 양력 증가, 헬리콥터의 반토크 상쇄, 자동차의 다운포스 증가 등 다양한 분야에 응용된다. 공조 시스템, 유체 공학, 심혈관 의학 등에도 활용되며, 에어 멀티플라이어, 숨을 내쉴 때의 현상 등 일상생활에서도 관찰할 수 있다. 하지만 선박 추진에서의 효율 저하, 공진 문제 등의 단점도 존재한다. 탁구공, 촛불 등을 이용한 실험을 통해 코안다 효과를 확인할 수 있다.
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| 코안다 효과 | |
|---|---|
| 현상 개요 | |
| 이름 | 코안다 효과 |
| 정의 | 유체가 볼록한 표면에 붙어 흐르려는 경향 |
| 분야 | 유체역학 |
| 역사 | |
| 최초 관찰 | 토마스 영 |
| 이름의 유래 | 앙리 코안다의 이름을 따서 명명 |
| 초기 연구 | 코안다는 1910년에 자신의 항공기 디자인에 이 현상을 적용함. |
| 원리 | |
| 설명 | 유체가 표면을 따라 흐르면서 주변 유체를 끌어당김. 표면 근처의 압력이 감소하여 유체가 표면에 더 강하게 붙음. 유체가 곡면을 따라 흐르도록 유도함. |
| 응용 분야 | |
| 항공 | 고양력 장치 방향 제어 |
| 자동차 | 포뮬러 원 자동차의 공기역학적 디자인 |
| 기타 | 분무기 유체 증폭기 혈액학 공기조화 |
| 추가 정보 | |
| 관련 현상 | 벽 부착 (유체역학) |
2. 발견
1800년 토머스 영이 런던 왕립학회 강연에서 이 현상을 처음 언급했다.[38]
코안다 효과는 자유 제트 또는 벽면 제트가 곡면을 따라 흐를 때 발생하는 현상이다.
> 양초에 송풍기를 사용하여 공기를 불어넣으면 불꽃이 바람 방향으로 끌려오는데, 그때의 측압은 장애물 근처를 흐르는 공기 분출류가 물체를 따라 휘어지는 것을 돕는 압력과 아마도 같다.
> 공기 분출류를 수면에 뿜어서 생기는 오목한 곳에 주목해 보자. 분출류에 볼록한 물체를 밀어넣으면 수면의 오목한 곳이 움직이고, 분출류가 물체 쪽으로 휘어진 것을 알 수 있다.
> 그리고 물체가 자유롭게 움직일 수 있는 상태라면 물체가 분출류에 끌려온다.
100년 후, 앙리 코안다는 자신이 설계한 코안다-1910 항공기 실험 중 이 효과를 발견하고 응용했다. 1934년 앙리 코안다는 프랑스에서 "유체를 다른 유체로 끌어들이는 방법 및 장치"에 대한 특허를 취득했다. 1936년에는 코안다 효과를 명시적으로 언급한 두 개의 특허를 출원했다.[4][5] 이 효과의 이름은 저명한 공기역학자 시어도어 폰 카르만이 앙리 코안다의 이름을 따서 명명했다.[6]
3. 메커니즘
자유 제트는 주변 유체를 끌어들여 저압 영역을 생성하고, 이 저압이 제트를 표면 쪽으로 끌어당긴다. 벽면 제트의 경우, 벽면과 제트 사이의 유체 끌어들임으로 인해 압력이 감소하고, 제트가 벽면에 달라붙는다. 곡률이 클수록, 레이놀즈 수가 높을수록 코안다 효과는 강해진다.
초기 자료들은 이 효과에 대한 자세한 설명을 도출하는 데 필요한 이론적 및 실험적 정보를 제공한다. 오른쪽 그림은 곡선 벽을 따라 흐르는 벽면 제트를 보여준다. 이 그림에서 벽면 제트는 두 평행 평면 벽 사이의 2차원 제트를 나타내며, "장애물"은 평평한 수평 직사각형 오리피스를 따라가는 1/4 원통형 부분이다. 따라서 벽을 따라 주변에서 유체가 전혀 끌어들여지지 않고, 대기 중의 공기와 난류 혼합으로 반대쪽에서만 끌어들여진다.
제트 폭과 벽 곡률 반지름의 비율()이 0.5보다 작으면, 곡선 벽을 따라 벽 압력이 낮은 (대기압 이하) 수준을 유지하면서 제트가 벽 끝에 도달할 때까지 (압력이 빠르게 대기압으로 돌아올 때) 진정한 코안다 효과가 관찰된다.[11] 이 비율이 0.5보다 크면, 제트의 기원에서 국부적인 효과만 발생하고, 그 후 제트는 즉시 벽에서 분리되며 코안다 효과는 나타나지 않는다.
1956년에 다양한 제트 폭 ()에서 레이놀즈 수가 106인 난류 공기 제트를 사용하여 수행된 실험은 제트 기원으로부터 일련의 수평 거리에서 원형 곡선 벽 반지름 ()을 따라 측정된 압력을 보여준다.[11][12] 임계 비율 0.5를 초과하면 제트의 기원에서 국부적인 효과만 곡선 벽을 따라 18°의 작은 각도로 확장되는 것이 보인다. 그런 다음 제트는 즉시 곡선 벽에서 분리된다. 따라서 여기서는 코안다 효과가 관찰되지 않고 국부적인 부착만 관찰된다. 비율이 0.5의 임계값보다 작으면, 제트의 기원에서 벽에서 측정된 대기압보다 낮은 압력이 벽을 따라 계속된다(벽이 끝날 때까지). 이것은 제트가 기존 벽 제트와 같이 "거의 일정한 압력으로" 벽에 달라붙기 때문에 "진정한 코안다 효과"이다.[11]
1954년 우즈가 수행한 비점성 유동에 대한 계산[13]은 임의의 곡률 과 벽의 분리점까지의 임의의 편향각을 갖는 비점성 해가 존재함을 보여준다. 2004년에 원형 벽을 따라 벽 제트를 사용하여 수행된 다른 실험은 코안다 효과가 층류에서는 발생하지 않으며, 작은 레이놀즈 수에 대한 임계 비율은 난류의 경우보다 훨씬 작다는 것을 보여준다.[16]
3. 1. 자유 제트
자유 제트는 주변의 공기 분자를 끌어들여 제트 주위에 저압의 축대칭 "튜브" 또는 "슬리브"를 생성한다(다이어그램 1 참조).[9] 이 저압 튜브에서 발생하는 힘은 수직 방향 흐름 불안정성을 균형을 맞추어 제트를 직선으로 안정화시킨다.
고체 표면이 제트에 가깝고 거의 평행하게 배치되면(다이어그램 2), 고체 표면과 제트 사이에서 공기가 끌려나가면서(제거) 제트의 그쪽 면의 기압이 감소한다. 이는 제트의 "열린" 쪽의 저압 영역만큼 빠르게 균형을 이룰 수 없다. 제트의 압력 차이로 인해 제트가 근처 표면으로 편향된 후 표면에 달라붙는다(다이어그램 3).[9][7]
제트는 곡면에 더 잘 달라붙는다(다이어그램 4). 표면 방향의 각 (무한히 작은) 증분 변화는 제트가 표면으로 초기 굽힘에 대해 설명된 효과를 가져오기 때문이다.[7][8] 표면이 너무 급격하게 굽어지지 않으면, 제트는 적절한 상황에서 원통형 곡면을 따라 180° 흐른 후에도 표면에 달라붙어 초기 방향과 반대 방향으로 이동할 수 있다. 제트의 흐름 방향을 변경하는 힘은 제트가 흐르는 표면에 크기가 같고 방향이 반대인 힘을 생성한다.[7] 이러한 코안다 효과로 인한 힘은 제트의 방향과 제트가 달라붙는 표면의 방향에 따라 양력 및 기타 형태의 운동을 생성하는 데 활용할 수 있다.[9] 제트가 표면 위로 흐르기 시작하는 지점에 작은 표면 "립"(입술 모양 돌출부)(다이어그램 5)이 있으면 제트 흐름 방향의 초기 편향이 증가한다. 이는 립 뒤에 저압 와류가 형성되어 표면으로 향하는 침하를 촉진하기 때문이다.[9]
코안다 효과는 모든 유체에서 발생할 수 있으며, 따라서 물과 공기에서 동일하게 효과적이다.[9]
L. C. 우즈는 반지름 r인 원통형 표면 주위로 휘어지는, 폭 h인 자유 제트의 비점성 2차원 흐름을 계산했는데, 이는 첫 접촉점 A와 분리점 B 사이의 편향 각도 θ를 포함한다. 상대 곡률 h/r과 각도 θ의 모든 값에 대해 해가 존재한다.
자유 제트의 경우 방정식을 폐쇄 형태로 풀 수 있으며, 이는 원형 벽을 따라 속도 분포를 제공한다. 베르누이 방정식을 사용하여 표면 압력 분포를 계산한다. 주변 압력에서 자유 유선을 따라 압력(pₐ)과 속도(vₐ)를, 그리고 A에서는 0이고 B에서는 θ인 벽을 따라 각도 γ를 나타내면, 속도(v)는 다음과 같이 구해진다.
:
1959년 Bourque와 Newmann[17]은 낮은 압력 와류가 포함된 분리 기포를 둘러싼 후 오프셋 평행판에 2차원 난류 제트의 재부착에 관해 실험했다. 이 실험에서는 오른쪽 그림에 있는 벽 제트 경험을 설명하는 원형 곡선 벽 대신 각도가 기울어진 단일 평판이 뒤따르는 2차원 제트에 대해서도 마찬가지로 실험하였다. 제트는 판에서 분리된 다음 주변 유체가 끌어들여지고 압력이 낮아지면 판쪽으로 휘어지고 결국 재부착되어 분리 기포를 둘러싼다. 각도가 62°보다 크면 제트는 자유 상태를 유지한다.
코안다가 제안한 기하학적 구조인 이 마지막 경우, 발명가의 주장은 제트가 편향될 때 주변에서 제트에 의해 끌어들여지는 유체의 양이 증가한다는 것이다.
코안다 효과는 점성의 효과에 의해 주변 유체를 끌어들이는 것(유체의 혼입)으로 설명된다.
분류는 그 흐름을 따라 운동량 유속을 일정하게 유지하지만, 점성 소산에 의해 에너지 유속은 흐름을 따라 감소한다. 따라서, 질량 유속(질량 유속)은 흐름을 따라 증가한다.[34] 즉, 분류와 인접한 유체가 항력에 의해 가속되는 만큼, 더 바깥쪽의 유체나 물체가 분류를 향해 이동한다.
분류 근처에 벽면이 평행하게 놓일 때, 분류와 벽 사이의 유체가 끌어들이는 작용에 의해 흘러가고, 부족한 부분을 메우도록 분류와 벽이 서로 끌어당긴다. 이것은 박리 기포가 사라지는 원리이기도 하다. 기체 중의 액체 분류의 경우에도, 주변의 끌어들여진 기체를 포함하면 동일한 메커니즘이 성립한다.
분류가 난류일 때 층류보다 강하게 작용한다.[34]
3. 2. 벽면 제트
두 평행 평면 벽 사이의 2차원 벽면 제트의 경우, 벽을 따라 주변의 유체가 전혀 끌어들여지지 않고, 대기 중의 공기와 난류 혼합으로 반대쪽에서만 끌어들여진다.[9]
제트의 폭과 벽의 곡률 반지름의 비율()이 0.5보다 작으면, 곡선 벽을 따라 벽 압력이 낮은 (대기압 이하) 수준을 유지하면서 제트가 벽 끝에 도달할 때까지 (압력이 빠르게 대기압으로 돌아올 때) 진정한 코안다 효과가 관찰된다.[11] 이 비율이 0.5보다 크면, 제트의 기원에서 국부적인 효과만 발생하고, 그 후 제트는 즉시 벽에서 분리되며 코안다 효과는 나타나지 않는다.
1956년에 다양한 제트 폭 ()에서 레이놀즈 수가 106인 난류 공기 제트를 사용하여 수행된 실험은 제트 기원으로부터 일련의 수평 거리에서 원형 곡선 벽 반지름 ()을 따라 측정된 압력을 보여준다.[11][12]
임계 비율 0.5를 초과하면 제트의 기원에서 국부적인 효과만 곡선 벽을 따라 18°의 작은 각도로 확장되는 것이 보인다. 그런 다음 제트는 즉시 곡선 벽에서 분리된다. 따라서 여기서는 코안다 효과가 관찰되지 않고 국부적인 부착만 관찰된다.
비율이 0.5의 임계값보다 작으면, 제트의 기원에서 벽에서 측정된 대기압보다 낮은 압력이 벽을 따라 계속된다(벽이 끝날 때까지). 이것은 제트가 기존 벽 제트와 같이 "거의 일정한 압력으로" 벽에 달라붙기 때문에 "진정한 코안다 효과"이다.[11]
1954년 우즈가 수행한 비점성 유동에 대한 계산[13]은 임의의 곡률 과 벽의 분리점까지의 임의의 편향각을 갖는 비점성 해가 존재함을 보여준다.
2004년에 원형 벽을 따라 벽 제트를 사용하여 수행된 다른 실험은 코안다 효과가 층류에서는 발생하지 않으며, 작은 레이놀즈 수에 대한 임계 비율은 난류의 경우보다 훨씬 작다는 것을 보여준다.[16]
1959년 Bourque와 Newmann[17]의 실험은 낮은 압력 와류가 포함된 분리 기포를 둘러싼 후 오프셋 평행판에 2차원 난류 제트의 재부착에 관한 것이었다. 여기서 각도가 기울어진 단일 평판이 뒤따르는 2차원 제트에 대해서도 마찬가지였다. 제트는 판에서 분리된 다음 주변 유체가 끌어들여지고 압력이 낮아지면 판쪽으로 휘어지고 결국 재부착되어 분리 기포를 둘러싼다. 각도가 62°보다 크면 제트는 자유 상태를 유지한다.
코안다 효과는 분류가 점성의 효과에 의해 주변 유체를 끌어들이는 것(유체의 혼입)으로 설명된다.[35]
4. 조건
코안다 효과는 자유 제트 또는 벽면 제트에서 곡선 벽을 따라 발생할 수 있다. 벽면 제트의 경우, 평평한 수평 직사각형 오리피스를 따라가는 1/4 원통형 부분이 "장애물" 역할을 하며, 벽을 따라 주변에서 유체가 전혀 끌어들여지지 않고, 대기 중의 공기와 난류 혼합으로 반대쪽에서만 끌어들여진다.[35]
코안다 효과는 분류가 점성의 효과에 의해 주변 유체를 끌어들이는 (유체의 혼입) 현상으로 설명된다.[34] 분류는 그 흐름을 따라 운동량유속을 일정하게 유지하지만, 점성 소산에 의해 에너지 유속은 흐름을 따라 감소한다. 따라서, 질량 유속(질량 유속)은 흐름을 따라 증가하는데,[34] 이는 분류와 인접한 유체가 항력에 의해 가속되는 만큼, 더 바깥쪽의 유체나 물체가 분류를 향해 이동하기 때문이다.
분류 근처에 벽면이 평행하게 놓일 때, 분류와 벽 사이의 유체가 끌어들이는 작용에 의해 흘러가고, 부족한 부분을 메우도록 분류와 벽이 서로 끌어당긴다. 이것은 박리 기포가 사라지는 원리이기도 하다. 기체 중의 액체 분류의 경우에도, 주변의 끌어들여진 기체를 포함하면 동일한 메커니즘이 성립한다.
분류가 난류일 때 층류보다 강하게 작용한다.[34]
5. 응용
코안다 효과는 여러 분야에서 활용되고 있다.
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- '''항공:''' 날개 위에 분류를 흘려 받음각이 큰 날개 위를 기류가 실속하지 않고 흐르도록 하여 큰 양력을 얻는 경계층 제어가 가능하다. 보잉 YC-14, 일본의 실험기 「비조」, 소련·우크라이나의 An-72와 An-74 등에 적용되었다. MD 헬리콥터즈의 헬리콥터 '''노터'''는 테일 로터 대신 코안다 효과를 이용하는 장치를 갖추고 있다.
- '''자동차:''' F1에서 맥라렌, 페라리, 자우버, 메르세데스 AMG 팀은 코안다 배기라는 배기가스를 이용한 시스템을 채택하여 저속 영역의 트랙션을 높였다.[44] 그러나 이 시스템은 2014년 규정 변경(배기가스를 이용한 다운포스 발생 장치 금지)[45]에 따라 폐지되었다.
- '''기타:''' 다이슨의 선풍기 에어 멀티플라이어는 분류가 주변 유체를 끌어들이는 코안다 효과를 이용한다.[46]
5. 1. 항공
코안다 효과는 항공기의 다양한 고양력 장치에 응용된다. 날개 위로 이동하는 공기는 플랩과 날개 상단의 곡면 위로 불어오는 제트류를 이용하여 지면 쪽으로 "아래로 휘어지게" 할 수 있다. 흐름의 굴절은 양력을 발생시킨다.[33]이 효과는 고급 중형 STOL 수송기(AMST) 프로젝트에서도 구현되었다. 특히 보잉 YC-14(이 효과를 활용한 최초의 현대식 기종), NASA의 조용한 단거리 연구 항공기, 일본 항공우주연구개발기구의 아스카 연구 항공기 등 여러 항공기가 이 효과를 활용하기 위해 제작되었다. 하지만 현재까지 이 시스템을 주요 부분으로 사용하여 생산에 들어간 항공기는 안토노프 An-72뿐이다. 신메이와 US-1A 수륙양용기는 유사한 시스템을 사용하지만, 4개의 터보프롭 엔진의 프로펠러 와류를 날개 상단으로 유도하여 저속 양력을 생성한다. 더욱 독특하게도, 강력한 분출 플랩을 위한 공기를 제공하기 위해 날개 중앙 단면에 다섯 번째 터보샤프트 엔진을 통합했다. 이 두 시스템을 추가함으로써 항공기는 인상적인 STOL 성능을 제공한다.
실험적인 맥도넬 더글러스 YC-15와 그 양산형인 보잉 C-17 글로브마스터 III도 이 효과를 사용한다.
thumb는 엔진 흐름의 일부가 플랩 슬롯을 통과하여 코안다 효과에 의해 상단 표면 위로 향하게 되는 외부 분출 플랩을 가지고 있다.]]
NOTAR 헬리콥터는 기존의 프로펠러 테일 로터를 코안다 효과 테일로 대체한다.
thumb 헬리콥터의 테일 로터를 대체한다. '''1''' 공기 흡입구. '''2''' 가변 피치 팬. '''3''' 코안다 슬롯이 있는 테일 붐. '''4''' 수직 안정판. '''5''' 직접 제트 추진기. '''6''' 다운워시. '''7''' 순환 제어 테일붐 단면도. '''8''' 반토크 양력.]]
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블랙번 버캐니어 항공기의 도식에서도 날개, 수평꼬리날개 및 후미 플랩/에일러론의 앞전에 있는 분출 슬롯이 강조되어 있는데, 이러한 공기역학적 특징은 날개 위의 코안다 기류에 기여한다.
날개 위에 분류를 흘려 받음각이 큰 날개 위를 기류가 박리(실속)하지 않고 흐르도록 하여 큰 양력을 얻을 수 있는 경계층 제어는 코안다 효과의 응용이다. 분류가 날개에 닿도록 날개 위에 제트 엔진을 장착한 날개(상면 분출)이나, 날개 표면에 분류를 발생시키는 장치(Circulation control wing|서큘레이션 컨트롤 윙영어) 등이 있다. (참조: 고양력 장치)
상면 분출(USB) 방식이란, 날개 위쪽에 설치된 엔진에서 분출되는 유동이 플랩을 따라 지상으로 굽혀져 상승력을 얻는 것이다. 단거리 이착륙 성능 향상에 이용되어, 미국의 보잉YC-14, 일본의 실험기 「비조」 등에서 실험되었다.
실험으로만 끝난 다른 나라와 달리, 사회주의 체제하의 소비에트 연방·우크라이나에서는 안토노프 설계국의 An-72와 An-74가 실용화되어 러시아와 우크라이나의 항공사에 의해 다수 운용되고 있다.
MD 헬리콥터즈에서 개발한 헬리콥터인 '''노터'''(NOTAR|노터영어)[41][42][43]는 헬리콥터 특유의 회전 운동(반토크)을 상쇄하기 위한 테일 로터에 해당하는 것으로서 코안다 효과를 이용하는 장치를 갖추고 있다.
5. 2. 자동차
포뮬러 원(F1) 자동차 경주에서 맥라렌, 자우버, 페라리, 로터스 팀은 2011년 애드리언 뉴이(레드불 팀)가 처음 도입한 코안다 효과를 이용해 배기가스를 후면 디퓨저로 유도하여 차량 후면의 다운포스를 증가시키려 했다.[31] 이를 "코안다 배기"라 부르며, 배기가스를 이용해 저속 영역의 트랙션을 높이는 시스템이다.[44] 메르세데스 AMG F1도 이 시스템을 채용했다.[44]그러나 국제 자동차 연맹(FIA)이 2014 포뮬러 원 시즌부터 시행한 규정 변경으로, 차량 배기구 바로 뒤에 공기역학적 효과를 주도록 설계된 차체 부품을 사용할 수 없게 되면서 코안다 효과를 이용한 배기가스 재유도는 무효화되었다.[32] 즉, 2014년 규정 변경에 따라 배기가스를 이용한 다운포스 발생 장치가 금지되면서 폐지되었다.[45]
자동차 와이퍼의 이중 패턴 유체 분배기에도 코안다 효과가 사용된다.[24]
5. 3. 공조 시스템
공조에서 코안다 효과는 천장에 설치된 확산기의 투사 거리를 증가시키는 데 활용된다. 코안다 효과 때문에 확산기에서 배출되는 공기는 천장에 "붙어"서, 인접한 천장이 없는 자유 공기 중에 확산기를 설치했을 때보다 같은 배출 속도로 떨어지기 전에 더 멀리 이동한다. 낮은 배출 속도는 낮은 소음 수준을 의미하며, 가변 풍량(VAV) 공조 시스템의 경우 더 큰 턴다운 비율을 허용한다. 천장과의 접촉 길이가 더 긴 선형 확산기와 슬롯 확산기는 더 큰 코안다 효과를 나타낸다.[22]5. 4. 유체 공학
코안다 효과는 유체 공학 분야에서 다양하게 활용된다. 유체 논리 소자는 압축 공기와 같은 작동 유체가 한쪽 곡면 벽에 달라붙는 성질을 이용하여 바이스테이블 멀티바이브레이터를 만드는 데 사용된다.[28][29] 제어 빔은 벽 사이에서 유체의 흐름을 전환하는 역할을 한다. 믹서에서 서로 다른 두 유체를 혼합하는 데에도 코안다 효과가 사용된다.[28][29]진동 유량계는 코안다 현상을 기반으로 작동한다. 유입되는 액체는 두 개의 "섬"이 있는 챔버로 들어가고, 코안다 효과로 인해 주 흐름이 분리되어 섬 중 하나 아래로 이동한다. 이 흐름은 다시 주 흐름으로 공급되어 분리되지만, 이번에는 두 번째 섬 방향으로 분리된다. 이 과정이 반복되면서 액체의 속도에 비례하는 진동이 발생하고, 센서가 이 진동의 주파수를 감지하여 유량을 측정한다.[25]
수력 발전 스크린[23]에도 코안다 효과가 사용된다. 이 스크린은 터빈으로 들어가는 물의 흐름에서 파편이나 물고기 등을 분리한다. 경사면과 스크린의 와이어는 코안다 효과를 최적화하여 물이 스크린을 통과하여 터빈으로 흐르도록 돕는다. 자동차 와이퍼에 사용되는 이중 패턴 유체 분배기에도 코안다 효과가 적용된다.[24]
MD 헬리콥터즈에서 개발한 헬리콥터인 '''노터'''(NOTAR영어)[41][42][43]는 테일 로터 대신 코안다 효과를 이용하는 장치를 갖추고 있다. 이를 통해 헬리콥터 특유의 회전 운동(반토크)을 상쇄시킨다.
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5. 5. 기타
코안다 효과는 다양한 분야에 응용된다. 경사진 수력 발전 스크린[23]은 터빈으로 들어가는 물속의 파편이나 물고기 등을 분리하는 데 사용된다. 스크린의 경사 때문에 파편은 기계적인 제거 없이 스크린에서 떨어지고, 스크린 와이어는 코안다 효과를 최적화하여 물이 스크린을 통과해 터빈으로 흐르게 한다.진동 유량계[25]는 코안다 효과를 이용하여 유량을 측정한다. 들어오는 액체는 두 개의 "섬"이 있는 챔버로 들어가고, 코안다 효과로 인해 주 흐름이 분리되어 섬 중 하나 아래로 흐른다. 이 흐름은 다시 주 흐름으로 공급되어 반대쪽 섬으로 분리되는 과정을 반복한다. 이 과정에서 발생하는 자체 유도 진동의 주파수를 측정하여 유량을 계산한다.
의학 분야에서는 인공호흡기[26][27]에 코안다 효과가 사용된다. 또한, 심혈관 의학에서 코안다 효과는 태아의 오른쪽 심방에서 혈류 분리 현상과 승모판 역류 제트가 좌심방 벽을 따라 흐르는 현상을 설명하는 데 사용된다.
MD 헬리콥터즈의 헬리콥터인 '''노터'''(NOTAR영어)[41][42][43]는 테일 로터 대신 코안다 효과를 이용하는 장치를 갖추고 있어 헬리콥터의 회전 운동(반토크)을 상쇄시킨다.
자동차 경주의 F1에서는 맥라렌, 페라리, 자우버, 메르세데스 AMG가 코안다 배기라는 배기가스를 이용한 시스템을 채택하여 저속 영역의 트랙션을 높였다.[44] 그러나 이 시스템은 2014년 규정 변경(배기가스를 이용한 다운포스 발생 장치 금지)[45]으로 폐지되었다.
다이슨의 선풍기 에어 멀티플라이어는 분류가 주변 유체를 끌어들이는 코안다 효과를 이용한다.[46]
6. 문제점
선박 추진에서 프로펠러나 트러스터의 효율은 코안다 효과에 의해 심각하게 저하될 수 있다. 프로펠러가 선박에 작용하는 힘은 프로펠러를 떠나는 물 제트의 속도, 부피 및 방향의 함수이다. 특정 조건(예: 선박이 물 속을 이동할 때)에서 코안다 효과는 프로펠러 제트의 방향을 바꾸어 선체 형상을 따르게 한다. 선박의 선수에 있는 터널 트러스터의 측면 힘은 전진 속도가 증가함에 따라 급격히 감소한다. 측면 추력은 약 3kn 이상의 속도에서는 완전히 사라질 수 있다.[30]
7. 실험
코안다 효과는 탁구공 위로 비스듬히 위쪽으로 향하게 공기를 분사하여 실험할 수 있다. 분사된 공기는 탁구공 주변 공기의 (방사형) 가속도(감속과 회전) 때문에 탁구공의 상단 표면에 달라붙어 휘감는다. 공기 흐름이 충분하면 이러한 운동량의 변화는 탁구공의 무게를 지탱하는, 탁구공에 작용하는 크기가 같고 방향이 반대인 힘에 의해 균형을 이룬다. 이 실험은 헤어드라이어를 가장 낮은 설정으로 사용하거나, 출구를 파이프에 연결하여 비스듬히 위쪽으로 향하게 할 수 있는 경우 진공청소기를 사용하여 수행할 수 있다.[1]
수도꼭지에서 나온 물줄기가 가볍게 물줄기 속에 든 숟가락의 뒤쪽을 따라 흐르고 숟가락이 물줄기 속으로 끌려들어가는 경우 코안다 효과가 나타난다는 오해가 있다. 물의 흐름은 위의 탁구공 위의 공기 흐름과 매우 유사해 보이지만, 원인은 실제로 코안다 효과가 아니다. 여기서는 공기 중으로 물이 흐르기 때문에 주변 유체(공기)가 제트(물줄기)로 유입(혼입)되는 것이 거의 없다. 이 특정 실험은 표면 장력에 의해 지배된다.[1]
역으로 작동하는 진공청소기에서 나오는 공기 흐름을 원통형 물체의 접선 방향으로 향하게 하는 실험도 가능하다. 쓰레기통이 잘 작동한다. 공기 흐름은 원통형 물체를 "휘감는" 것처럼 보이며, 유입되는 흐름에서 180° 이상에서 감지할 수 있다. 적절한 조건(유량, 원통형 물체의 무게, 놓인 표면의 매끄러움) 하에서 원통형 물체가 실제로 움직인다. 베르누이 효과를 오용하여 예측하는 것처럼 원통형 물체가 흐름으로 직접 이동하는 것이 아니라 대각선으로 이동한다는 점에 유의해야 한다.[1]
코안다 효과는 캔을 불이 붙은 촛불 앞에 놓고, 시선이 캔의 윗부분을 따라 촛불이 캔 뒤에 완전히 가려지도록 하여 보여줄 수도 있다. 그런 다음 캔을 향해 직접 불면, 캔이 "방해가 되는"데도 불구하고 촛불이 꺼진다. 이는 캔을 향한 공기 흐름이 캔을 따라 ''휘감아'' 촛불에 도달하여 촛불을 끄기 때문이며, 이는 코안다 효과에 따른 것이다.[1]
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