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종횡비 변화에 따른 사각실린더 주위의 유동 특성에 관한 수치적 연구
박용갑(Yong Gap Park),손창민(Chang Min Son) 대한설비공학회 2010 설비공학 논문집 Vol.22 No.8
We investigate two-dimensional laminar flow around rectangular cylinders placed in a uniform stream. Numerical simulations are performed, using finite volume method, in the ranges of 50≤Re≤150 and 0.1≤W/H≤1.0, where Re and W/H are the Reynolds number and the width-to-height ratio, respectively. The immersed boundary method is used to handle the rectangular cylinder in a rectangular grid system. Comparisons with the previous results show good agreement in Strouhal number, drag and lift coefficient. The present study reports the detailed information of flow structure at different width-to-height ratios in the ranges of 50≤Re≤150.
종횡비에 따른 자유 회전하는 사각 실린더 주위의 유동장에 관한 수치적 연구
박용갑(Yong-Gap Park),윤현식(Hyun-Sik Yoon),하만영(Man-Yeong Ha) 대한기계학회 2009 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2009 No.11
In this paper we investigate two-dimensional laminar flow around freely rotating rectangular cylinders placed in a uniform stream. Numerical simulations are performed, using finite volume method, in the ranges of 50≤Re≤150 and 0.2≤W/H≤1.0, where Re and W/H are the Reynolds number and the width-to-height ratio, respectively. The immersed boundary method is used to handle the rectangular cylinder in a rectangular grid system. Comparisons with the previous results show good agreement in Strouhal number and rotational rate. The present study reports the detailed information of flow structure at different width-to-height ratios.
사각 밀폐계 내부에 존재하는 하부 타원형 실린더의 각도 변화가 네 개의 실린더에 의해 발생하는 자연대류 현상에 미치는 영향
박용갑(Yong Gap Park) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集B Vol.45 No.1
본 연구에서는 사각 배열을 가지는 두 개의 원형 실린더와 두 개의 타원형 실린더를 포함하는 사각 밀폐계 내부의 자연대류 현상에 대한 전산 해석을 수행하였다. Rayleigh 수는 10³≤Ra≤10<SUP>6</SUP>이며, Prandtl 수는 Pr=0.7로 고정되었다. 주요 변수는 하부 타원형 실린더의 경사각으로 ψ=0°, 45°, 90° 및 135°를 조합하여 총 40 case를 선정하였다. 본 연구에서는 정상 상태에서 비정상 상태로의 유동 천이에 관해 열유동장 및 열전달 특성이 조사되었다. 비교적 높은 Ra=10<SUP>6</SUP>에서 실린더 표면 및 밀폐계 벽면의 열전달 성능은 네 개의 원형 실린더에 비해 하부 타원형 실린더의 경사각에 따라 최대 1.9% 증가하고, 3.1% 감소하였다. 따라서 하부 타원형 실린더의 경사각이 자연대류 열전달 성능에 영향을 미치는 것을 확인하였다. This study conducted direct numerical simulations of the natural convection phenomena in a cold square enclosure containing two circular cylinder and two elliptical cylinders. Rayleigh numbers in the range of 10<SUP>4</SUP> ≤ Ra ≤10<SUP>6</SUP> and a Prandtl number of Pr = 0.7 were considered in this study. The main parameter is the inclination angle of two lower elliptical cylinders and 10 cases are selected from the combination of ψ = 0°, 45°, 90° and 135°. The flow and thermal structures and corresponding heat transfer characteristics are investigated with respect to the transition of the flow regime. The time- and surface-averaged Nusselt number on the cylinder surface and the enclosure wall at Ra = 10<SUP>6</SUP> increased by approximately 1.9% and decreased by approximately 3.1% according to the inclination angle compared to four circular cylinders. Thus, the inclination angle has an influence on the heat transfer characteristics on natural convection.
수평 배열을 가지는 두 개의 타원형 실린더의 종횡비 변화가 자연대류에 미치는 영향
조현우(Hyun Woo Cho),박용갑(Yong Gap Park) 대한기계학회 2022 大韓機械學會論文集B Vol.46 No.6
본 연구는 수평 배열을 가지는 두 개의 타원형 실린더의 종횡비 변화가 밀폐계 내부 자연대류에 미치는 영향에 대하여 수치해석을 수행하였다. 밀폐계는 저온 벽면을 통해 냉각되고 내부에는 고온의 타원형 실린더가 존재한다. 타원형 실린더의 종횡비는 0.5에서 2로 변하며 Rayleigh 수는 10<SUP>6</SUP> 그리고 Prandtl 수는 0.7을 고려하였다. 타원형 실린더의 종횡비가 AR<SUB>L</SUB>=AR<SUB>R</SUB>=2일 때 평균 Nusselt 수가 가장 높았다. 따라서 수평 배열을 가지는 튜브 번들 모델에서 AR<SUB>L</SUB>=AR<SUB>R</SUB>=2인 경우 열전달 성능이 가장 좋으며, 수평 배열을 가지는 열교환기와 같은 엔지니어링 분야 성능 개선에 활용하는 것이 좋다. 또한 타원형 실린더의 종횡비가 AR<SUB>L</SUB>=AR<SUB>R</SUB>=0.5일 때 온도장 및 유동장은 시간에 따라 변하는 특성을 보였다. A numerical study was carried out to investigate a natural convection with a horizontal array of two elliptical cylinders. The enclosure walls were cold, and the two cylinders were heated. The effects of the aspect ratio of the elliptical cylinder in the range of 0.5 ≤AR≤ 2 were investigated using a Rayleigh number of 10<SUP>6</SUP> and Prandtl number of 0.7. The time- and surface-averaged Nusselt numbers had maximum values for the same aspect ratio at AR<SUB>L</SUB> = AR<SUB>R</SUB> = 2. Therefore, it was recommended to use it to improve the performance of engineering fields, such as the heat exchanger having a horizontal arrangement. In addition, the thermal and flow fields were dependent on the time characteristics for the same aspect ratio at AR<SUB>L</SUB> = AR<SUB>R</SUB> = 0.5.
두 개의 뜨거운 원형 실린더가 존재하는 사각형 실린더 내부의 자연대류에 관한 수치적 연구
박성현(Seong Hyun Park),박용갑(Yong Gap Park),하만영(Man Yeong Ha),윤현식(Hyun Sik Yoon),손창민(Chang Min Son) 대한설비공학회 2012 설비공학 논문집 Vol.24 No.3
Numerical calculations are carried out for the natural convection in a square enclosure with two hot cylinders induced by temperature difference between a cold outer rectangular cylinder and two hot circular cylinders. A two-dimensional solution for unsteady natural convection is obtained, using the immersed boundary method (IBM) to model two inner circular cylinders based on finite volume method, for different Rayleigh numbers varying over the range of 10³ to 10?. The study goes further to investigate the effect of the location of two cylinders on the heat transfer and fluid flow. The location of inner circular cylinders is changed vertically along the center-line of square enclosure. The changes of heat transfer quantities have been presented.