초록
Thermal stripping을 수반한 난류유동장에 대한 해석방법론 정립에 필요한 신뢰성 있는 난류모델을 선정하기 위하여 온도변화가 있는 비정상 난류유동장에 $\kappa$-$\varepsilon$ 모델, 수정 $\kappa$-$\varepsilon$ 모델, 그리고 full Reynolds stress(FRS) 모델을 적용하였다. 검증대상으로는 thermal stripping 현상이 자주 관찰되는 원자로 혹은 추진기구부 등에서 보이는 수직평판과 수평평판에 대한 제트유동이 있는 유동장을 선정하였으며 이 때의 유체로는 물 혹은 액체나트륨을 사용하였다. 분석결과 비정상 난류유동장은 FRS를 사용하여 3-D로 해석할 때 가장 나은 결과를 얻을 수 있었다. 그러나 경계면 부근을 비롯한 유동장내에서의 열전달 특성 분석의 정확성을 제고하기 위해서는 이를 위한 수정모델의 도입이 요구된다. 아울러 제트유동의 운동량이 thermal stripping 현상에 미치는 영향을 평가하기 위하여 제트유동의 유속을 변화시켜 이에 따른 영향을 점검한 결과 운동량의 증가는 유동장의 혼합능력을 증가시키고 온도변화 진폭을 상승시키는 것으로 나타났다.
The suitable turbulence model is found to be required in the course of establishing a proper analysis methodology for thermal stripping phenomena which are shown in strong temperature variation area such as reactors and propulsion devices. Three different turbulence models of $\kappa$-$\varepsilon$ model, modified $\kappa$-$\varepsilon$ model, and full Reynolds stress(FRS) model, are applied to analyze unsteady turbulent flows with temperature variation. Three test cases are selected for verification. These are vertical jet flows with water and sodium, and parallel jet flow with sodium. Analysis yields the conclusion that 3-D computation with FRS betters others. However, modified modeling is required to improve its heat transfer characteristic analysis. Further analysis is performed to find momentum variation effects on temperature distribution. It is found that the momentum increase results increase of fluid mixing and magnitude of temperature variation.
