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PIV에 의한 직렬배열 상태에 놓인 3원주 주위의 유동장 가시화

The Visualization of the Flowfield around Three Circular Cylinders in the Tandem Arrangement by the PIV

  • 노기덕 (경상대학교 기계시스템공학과.해양산업연구소) ;
  • 장동휴 (경상대학교 기계시스템공학과) ;
  • 배형섭 (경상대학교 기계시스템공학과) ;
  • 김원철 (경상대학교 기계시스템공학과.농생명과학원)
  • 투고 : 2010.12.03
  • 심사 : 2011.01.28
  • 발행 : 2011.03.31

초록

본 연구는 직렬배열 상태에 놓인 3원주 주위의 유동장 특성을 PIV를 이용하여 파악한 것이다. 실험은 레이놀즈수 Re=$3.0{\times}10^3{\sim}5.0{\times}10^3$ 범위 내에서 수평간격비(P/D)를 P/D=1.25~3.75로 변화시켜가며 행하였다. 각각의 실험 파라메터에서 Strouhal 수, 와도변화, 순간 및 평균 속도벡터 및 속도분포를 측정하였으며 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 3번째 원주 후방에서 측정한 Strouhal 수는 수평간격비 P/D에 따라 크게 3가지 영역으로 구분되며, 각 원주의 후류에서의 흐름 패턴은 이들 영역에 따라 달랐다. 각 원주 후방에서 시간평균 흐름은 거의 정체상태에 있었으며, 그 정체영역의 크기는 1번째, 2번째, 3번째 원주 순으로 작았다. 2번째 원주 전, 후방 영역에서는 받음각 미소 (${\alpha}= {\pm}5^{\circ}$)에 따라 서로 반대방향의 볼텍스가 형성했다.

The Characteristics of the flowfield around three circular cylinders in tandem arrangement was investigated by PIV. Strouhal numbers, vorticity, velocity vectors and velocity profiles were observed at centre-to-centre space ratios of P/D=1.25~3.75, and Reynolds number of Re=$3.0{\times}10^3{\sim}5.0{\times}10^3$. As the results the Strouhal numbers measured in the rear region of 3rd the cylinder were distinguished three kind of regions with the space ratios and The flow pattern in the wake of each cylinder was different according to these regions. The time averaged flow at region of each cylinder was almost stagnated and the size of the stagnated region was small in order of 1st, 2nd and 3rd cylinder. The direction of vortex at the front and rear region of 2nd cylinder was opposed each other with the small difference(${\alpha}= {\pm}5^{\circ}$) of the attack angle ${\alpha}$.

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참고문헌

  1. Pannell, J. R., Griffiths, E. A., and Coales, J. D., "Experiments on the interference between pairs of aeroplane wires of circular and lenticular cross section", (British) Advisory Committee for Aeronautics, Reports and Memoranda no. 208, Annual Reports for 1915-1916, vol. 7, pp. 219-221, 1915.
  2. Zdravkovich, M. M., "Smoke Observations of Wakes of Tandem Cylinders at Low Reynolds Number", The Aeronautical journal, vol. 76, pp. 108-114, 1972.
  3. 노기덕, 박지태, 강호근, "직렬 및 병렬배열에서 2원주의 유체역학적 간섭", 한국 박용기관학회지, vol. 27, no. 1, pp. 49-56, 2003.
  4. 노기덕, 김광석, 박지태, 오세경, "PIV를 이용한 직렬배열에서 2원주 주위의 유동장 특성 연구" 한국마린엔지니어링학회지, 제31권, 2호, pp. 159-165, 2007. https://doi.org/10.5916/jkosme.2007.31.2.159
  5. Igarashi, T., and Suzuki, K., "Characteristics of the flow around three circular cylinders arranged in line", Bulletin of the Japan Society Mechanical Engineers, vol. 27, no. 233, pp. 2397-2404, 1984. https://doi.org/10.1299/jsme1958.27.2397