사각돌출형 표면거칠기가 있는 이중동심원관 내의 난류유동과 열전달

Turbulent Fluid Flow and Heat Transfer in Concentric Annuli with Square-Ribbed Surface Roughness

본 논문은 Lee의 평행평판 채널내의 난류유동 모델을 사용하여 비대칭적 경계 를 갖는 이중관내 거칠기 표면위에서의 흐름을 취급하였다. 해석에서 표면거칠기는 속도 형상에 단지 국부적으로 영향을 미친다고 가정하여 한쪽 면에서만 사각형 거칠기 요소를 가진 평행관 사이의 유동에 관해 이미 얻은 실험 관계식을 이용하였다. 거칠 기의 합성효과는 압력손실 증가에 대한 열전달 증가에 대해 거친관과 매끈한 관의 경우를 비교한 값에 의하여 알수 있었다.그러므로, 전체적 효율측면에서 유리하게 열전달률을 증가시킬수 있는 이중관내의 바람직한 인공의 거칠기형태(P/.epsilon., S/.epsilon.,.alpha., etc.)를 얻을 수 있었다.

The fully developed turbulent momentum and heat transfer induced by the square-ribed roughness elements on the inner wall surface in concentric annuli is studied analytically based on a modified turbulence model. The analytical results of the fluid flow is verified by experiment. The resulting momentum and heat transfer are discussed in terms of various parameters, such as the radius ratio, the relative roughness, the roughness density, fluid Reynolds number and for heat transfer, fluid Prandtl number. The study demonstrates that certain artificial roughness elements may be used to enhance heat transfer rates with advantages from the overall efficiency point of view.