Interfacial shear stresses and friction factors in nearly-horizontal countercurrent stratified two-phase flow

근사수평 반류성층 2상유동에서의 계면전단응력 및 마찰계수

Interfacial shear stresses have been determined for countercurrent stratified flow of air and water in a nearly-horizontal rectangular channel, based upon measurements of pressure drop, gas velocity profiles and mean film thickness. A dimensionless correlation for the interfacial friction factor has been developed as a function of the gas and liquid Reynolds numbers. Equivalent surface roughnesses for the interfacial friction factor have been calculated using the Nikuradse correlation and have been compared with the intensity of the wave height fluctuation on the interface. The results show that the interfacial shear stress is mainly affected by turbulent mixing near the interface due to the wave motion rather than by the roughened surface.

본 연구에서는 공기와 물을 매질로 사용하여 3차원 계면파가 존재하는 근사수평 반류성층유동에서의 계면전단응력과 마찰계수를 결정하였다. 기상과 액상의 유량조건에 따라 3차원 계면파의 특성을 needle contact법에 의하여 측정 하였으며, 기상의 압력강하와 속도분포를 구하여 계면전단응력을 구하였다. 또 공학적인 응용을 위하여 3차원과 영역에서의 계면마찰계수에 관한 실험식을 개발하였다. 그리고 거칠은 고체표면에서의 마찰계수를 표현한 Nikuradse식을 이용하여 계면의 등가조도(equivalent roughness)를 계산하였으며 이것을 계면의 파고교란강도와 비교분석하여 계면전단응력에 영향을 미치는 인자들을 규명하였다.