열량계 채널에 대한 3차원 열전달 해석

Turbulent flows and related heat transfer in a square heated duct is investigated by a turbulence model and a large eddy simulation. The cooling channel of calorimeter is modeled to the square duct. The nonlinear k-ε-fμ model of Park et al. [3] is slightly modified and their explicit heat flux model is employed. The Reynolds number is varied in the range 4000≤Reｂ≤20000. The heat transfer is closely linked to the secondary flows which driven by the turbulent motion. Its magnitude is 1~3% of the mean streamwise velocity. The relation of Nu~Re0.8Pr0.34 is validated by comparing with the predicted Nu of k-ε-fμ model. Finally, the coherent structures and thermal fluctuations are scrutinized.

가열벽이 있는 4각단면 채널에서 3차원 열전달이 비선형 k-ε-fμ 모형과 큰에디모사법을 이용하여 해석되었다. 4각단면 채널로 모형화된 열량계 해석에 비선형 k-ε-fμ 모형과 비선형 열유속모형이 도입되었다. 레이놀즈수는 4000≤$Re_b$≤20000로 변화되었다. 난류의 비등방성으로 유도되는 구석와류는 주 유동속도의 1~3% 정도로 크지 않았지만 열전달에 커다란 영향을 주었다. 또한 채널 단면에 존재하는 나선형의 와류에 의해서 열전달이 심하게 변함을 보여 주었다. 예측된 열전달계수로부터 Nu~$Re^{0.8}Pr^{0.34}$가 검토되었고 온도의 섭동과 와유동의 비정상거동이 조사되었다.