밀폐용기내의 부력에 의한 유체유동과 전달현상에 관한 연구 = A Study on Fluid Flow and Transport Phenomenon Induced by Buoyancy in a Closed Enclosure

국문 초록 (Abstract)

Ⅰ. 단열되고 수직이 아닌 측벽을 가지는 비사각 용기내에서의 자연대류가 연구되었 다. 윗쪽 수평벽에서의 온도가 아래쪽 수평벽에서의 온도보다 높다. 측벽에서 비수직 부분에 바로 인접한 곳에서 나타나는 바로크리니시티에 의해서 유동이 발생하는 것을 확인한다. 부시네스크 근사를 이용한 나비아-스톡스 지배방정식에 대한 포괄적인 수 치해가 구해졌다. 기울어진 평평한 측벽을 가지는 용기에 대하여 자세한 유동장과 온 도장에 대하여 묘사하였다. 공동을 통한 전체적인 수직 열전달이 시스템 레일레이수 와 기울어진 각이 증가함에 따라 증가하였다. 파동형상의 측벽의 경우에 대해서는 유 동 특성들이 작은 용기를 쌓은 것과 닮았다. 유효세장비와 유효 기울기각은 열전달에 역비례로 작용한다. 전체적인 열전달이 최고로 증가하는 것으로부터 사인파적인 형상 의 단열 측벽에 대해서 최적의 기하학적 형상이 있음을 보였다.
Ⅱ .수직으로 세워진 실린더형상의 용기내에서의 부시테스크 유체의 3차원 자연대류 에 대한 수치적 연구를 수행하였다. 경계조건은 벽의 온도가 수평방위각 방향으로 불균일하고 수직으로는 증가하는 방식으로 주어진다. 전체적으로 안정한 성층화를 가지 고 방위각방향으로 크게 변하는 열적 경계조건을 가지는 유동에 대하여 관심이 있다. 나비아-스톡스식에 대한 포괄적인_수치해를 구하였다. 세심한 관찰을 위하여 다양한 열적경계조건을 고려하였다. 3차원 유동패턴이 조사되었다. 큰 레일에리수에 대해서 경계조건의 방위각방향 불균일성은 경계층에서 보인다. 내부영역에서는 온도경계조건 의 방위각방향 평균값에 의해서 유동이 결정된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Ⅰ. Natural convection in a non-rectangular cavity, with thermally-insulating non-vertical sidewalls, is examined. The temperature at the top horizontal endwall is higher than at the bottom horizontal endwall. Emphasis is placed on ascertaining the initiation of flow by local baroclinicity in the immediate vicinity of the non-vertical sections of the sidewall. Comprehensive numerical solutions are obtained to the governing Navier-Stokes equations with the Boussinesq-fluid approximation. For an exemplary cavity with slanted plane sidewalls, details of the flow and temperature fields are portrayed. The global vertical heat transport through the cavity is shown to be augmented as the system Rayleigh number and the incline angle increase. For the case of a wavy sidewall form, the flow features resemble an assembly of overlying mini-cavities. The effective aspect ratio and the effective incline angle of a mini-cavity make opposite contributions to heat transport. For maximal enhancement of overall heat transfer, it is shown that an optimal geometric configuration exists for the sinusoidal-shaped insulating sidewall.
Ⅱ . A numerical investigation is made of three-dimensional natural convection of a Boussinesq-fluid in a vertically-mounted cylindrical container. The boundary conditions are such that the wall temperature is inhomogeneous in the horizontal azimuthal direction but is increasing in the vertical direction. Interest is confined to flows with globally-stable stratifications and with substantial azimuthal variations in thermal boundary conditions. Comprehensive numerical solutions to the Navier-Stokes equations are obtained. A variety of specific thermal boundary conditions are considered for detailed examination. Three-dimensional flow patterns are constructed. For large Rayleigh numbers, the azimuthal inhomogeneity of boundary conditions are seen in the boundary layers. In the interior core, flow is determined mostly by the azimuthally-averaged temperature boundary condition.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론
• 1.1. 단열측벽을 가지는 비직교 형상의 용기내의 자연대류
• 1.2. 원주방향 불균일 온도경계조건의 용기 내 3차원유동
• 2. 본론
• 2.1. 단열측벽을 가지는 비직교 형상의 용기내의 자연대류
• 2.2. 원주방향 불균일 온도경계조건의 용기 내 3차원유동
• 3. 결과 및 고찰
• 3.1. 단열측벽을 가지는 비직교 형상의 용기내의 자연대류
• 3.2. 원주방향 불균일 온도경계조건의 용기 내 3차원유동
• 4. 결론
• 4.1. 단열측벽을 가지는 비직교 형상의 용기내의 자연대류
• 4.2. 원주방향 불균일 온도경계조건의 용기 내 3차원유동
• 5. 참고문헌