• 제목/요약/키워드: 유동 천이

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이상 유동 비등 시 마이크로 채널에서의 열전달 특성과 유동양식 조사 (Heat transfer characteristic and flow pattern investigation in micro-channels during two-phase flow boiling)

  • 최용석;임태우
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제39권7호
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    • pp.696-701
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    • 2015
  • 본 연구에서는 깊이 0.2 mm, 폭 0.45 mm, 길이 60mm 그리고 채널의 개수는 15개인 마이크로 채널에서 이상 유동비등에 관한 실험을 수행하였다. 작동유체로는 FC-72가 사용되었으며, 실험은 질량유속과 열유속 각각 $200-400kg/m^2s$, $5-40kW/m^2$ 범위와 증기 건도 0.1-0.9 범위에서 수행되었다. 열전달 계수는 낮은 열유속에서는 급격하게 감소하였으며, 일정 열유속 이상에서는 거의 일정하게 유지되었다. 측정된 열전달 계수로부터 기존의 방법을 이용하여 기포류, 슬러그류, 천류 그리고 파형/환상류의 유동양식으로 분류하였다. 또한 분류한 유동양식의 결과를 파형/환상류 영역으로의 천이 기준과 비교하였다. 하지만 기존의 천이 기준으로는 본 연구의 실험결과를 만족스럽게 예측하지 못하였다.

위상 차이가 있는 작은 파동수의 정현적인 벽면 온도 하에서의 자연 대류 유동의 천이 (Transition of Natural Convective Flows Subjected to Small-Wave-Number Sinusoidal Wall Temperatures with Phase Difference)

  • 유주식
    • 대한공업교육학회지
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    • 제33권2호
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    • pp.300-311
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    • 2008
  • 두 벽면이 서로 다른 평균 온도와 일정한 위상 차이 하에서 작은 파동수의 정현적인 온도 분포를 갖는 시스템에서의 자연 대류를 조사한다. 벽면 온도 분포의 파동수 k=0.5이고 위상차는 ㄱ/2 이며, 고려하는 유체는 Pr =0.7인 공기이다. 작은 Rayleigh 수의 전도 영역에서는 한 주기에 걸쳐 약간 기울어진 형태의 두 개의 큰 셀이 형성된다. 그러나 Rayleigh 수가 증가하면 열적으로 불안정한 영역에서 여러 개의 셀이 형성되는 다수 셀 유동이 일어난다. 다수 셀 영역에서 과도기적인 기간에서는 일시적으로 공간적인 점대칭성이 깨어지기도 하지만 정상 상태의 유동장은 언제나 대칭성을 만족한다. 유동 형태의 천이가 일어나는 임계 Rayleigh 수 부근에서는 Nusselt 수가 급격하게 증가한다.

레이놀즈 수의 시간 증가율에 따른 난류 채널유동의 변화 (Effects of the Temporal Increase Rate of Reynolds Number on Turbulent Channel Flows)

  • 정서윤;김경연
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제40권7호
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    • pp.435-440
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    • 2016
  • 레이놀즈 수의 시간 증가율이 벽면난류 구조에 미치는 영향을 난류 채널유동에 대한 직접수치모사를 수행하여 조사하였다. 완전 발달된 $Re_{\tau}=180$의 난류 채널유동이 가속을 받게 되어 평균속도로 무차원화된 레이놀즈 수가 5600에서 13600까지 선형적으로 변화하게 된다. 다양한 가속 시간에 대한 계산을 수행하여 벽면난류에 대한 가속율의 효과를 파악하였다. 유량의 증가율이 큰 경우에는 우회 천이와 유사한 현상이 발견되었으며, 유량의 증가율이 낮은 경우에는 우회 천이 현상이 거의 나타나지 않았다. 본 연구 결과는 초기 레이놀즈 수와 최종 레이놀즈 수의 비 보다는 레이놀즈 수의 시간 증가율이 채널 내 과도유동에서의 우회 천이 현상 발생에 주요인자 임을 제시한다.

안쪽축이 회전하는 환형관내 천이유동에 관한 연구 (An Experimental Study on the Transitional Flows in a Concentric Annu- lus with Rotating Inner Cylinder)

  • 김영주;김철수;황영규
    • 에너지공학
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    • 제11권4호
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    • pp.299-305
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    • 2002
  • 본 연구에서 실험과 수치해석 검증은 지름비 0.52인 동심환형관내에서 안쪽축이 회전하고 바깥쪽축이 고정된 유동장의 유동특성을 수행하였다. 압력손실과 마찰계수는 안쪽축이 0~600 rpm 회전시 물과 0.2% CMC 수용액을 완전히 발달된 유동장에서 측정하였다. 천이유동은 표면마찰계수(C$_{f}$ )에 대하여 로스비수(Ro)와 레이놀즈수(Re)관계를 나타내기 위하여 압력손실 측정에 의해 확인하였다. 천이발생은 레이놀즈수에 대하여 압력손실과 마찰계수의 구배변화에 의해 조사하였다. 회전으로 인한 마찰계수의 증가율은 천이영역에서 대하여 갑자기 감소함에 반하여 층류영역에서 균일하며, 난류영역에서는 점차적으로 감소함을 알 수 있었다.

넓은 수평 환형 공간에서의 중간 Prandtl수 유체의 자연 대류의 천이 (Free Convective Transition of Intermediate Prandtl-Number Fluids in a Wide-Gap Horizontal Annulus)

  • 유주식
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제24권2호
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    • pp.169-176
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    • 2000
  • Natural convection in a wide-gap horizontal annulus is considered, and the transition of flows and the bifurcation phenomenon are investigated for the fluids with Pr=0.2 and 0.3. At Pr=0.2, a bicellular flow pattern is observed at high Rayleigh number, and the solution is unique. At Pr=0.3, both the steady unicellular and bicellular flows exist above a certain critical Rayleigh number. For the fluids of Pr=0.2, the bicellular flow can be obtained by the impulsive heating of the inner cylinder, but it is not obtained from the zero initial condition for Pr=0.3. Hysteresis phenomena have not been observed. A transition from a bicellular flow to a unicellular flow occurs for Pr=0.3.

천이 전달 모델을 사용한 익형 유동의 예측 성능 비교 (A COMPARATIVE STUDY ON PREDICTION CAPABILITY OF AIRFOIL FLOWS USING A TRANSITION TRANSPORT MODEL)

  • 사정환;전상언;박수형
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.8-16
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    • 2014
  • Two-dimensional prediction capability of several analysis codes, such as XFOIL, MSES, and KFLOW, is compared and analyzed based on computational results of airfoil flows. To this end the transition transport equations are coupled with the Navier-Stokes equations for the prediction of the natural transition and the separation-induced transition. Experimental data of aerodynamic coefficients are used for comparison with numerical results for the transitional flows. Numerical predictions using the transition transport model show a good agreement with experimental data. Discrepancies have been found in the prediction of the pressure drag are mainly caused by the difference in the far-field circulation correction methods.

근사수평 이상반류성층유동에서의 플러딩 및 히스테리시스효과 (Flooding and Hysteresis Effects in Nearly - Horizontal Two - Phase Countercurrent Stratified Flow)

  • 이상천
    • 대한기계학회논문집
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    • 제9권2호
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    • pp.232-239
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    • 1985
  • 근사수평 이상반류유동에서의 플러딩천이에 대한 실험을 수행하였으며 이것을 바탕으로 반류유 동도(flow-regime map)를 완성하였다. 또 플러딩천이에 대한 응축의 영향을 고찰하였는데 플러 딩이 액체입구에서 야기될 때 플러딩 속도는 응축량을 고려한 유효증기량으로 표시되며 이 경우 반드시 히스테리시스효과를 동반하게 된다. 이 효과는 응축에 기인하는 것으로 그 메카니즘을 구명하였다. 또 전달액체유량이 영이 될 때의 임계증기속도는 액체분출유량이나 액체서브쿠울 링의 정도에 무관하며 본 연구에서 사용한 관의 경우, 수정 Wallis 변수로 1.74로 나타났다.

난류 촉진기 주위 천이 유동의 대형 와 모사를 위한 격자 테스트 (Grid Tests for Large Eddy Simulation of Transitional Flows around Turbulence Stimulators)

  • 이상봉;박동우;백광준
    • 해양환경안전학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.112-121
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    • 2017
  • 평판에 설치된 스터드 주위의 천이 유동에 있어 격자 크기의 영향을 알기 위해 대형 와 모사를 수행하였다. 스터드에서 야기되는 주 유동 방향의 와 구조가 스터드 후류의 천이에 미치는 영향이 매우 크기 때문에 주 유동 방향, 벽면 수직 방향 그리고 횡 방향으로 격자 크기를 ${\sqrt{2}}$ 배씩 증가시키거나 감소시키면서 스터드 후류에서 주 유동 방향의 와도를 비교하였다. 그 결과 스터드 후류에서 발달하는 주 유동 방향의 와도는 횡 방향 격자 크기에 매우 큰 영향을 받는 것을 알 수 있었으며, 이러한 결과를 바탕으로 ${\Delta}x^+{_{min}}=7.6$, ${\Delta}x^+{_{max}}=41$, ${\Delta}y^+{_{wall}}=0.25$ and ${\Delta}z^+=7.6$의 격자 크기를 결정하였다. 이러한 격자 구성에 있어 모든 방향으로 격자 크기를 동시에 ${\sqrt{2}}$ 배씩 증가시키거나 감소시키면서 스터드에 작용하는 힘의 변화를 비교하여 격자 검증을 실시한 결과 평균 압력 계수와 항력 계수의 비보정 불확실성이 각각 21.6 %와 2.8 % 정도로 추정되었으며, 보정 불확실성은 각각 2 %와 0.3 %로 추정되었다.

안쪽축이 회전하는 환형관내 천이 유동 연구 (An Study on the Transitional Flows in a Concentric Annulus with Rotating Inner Cylinder)

  • 황영규;김영주
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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    • pp.45-50
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    • 2001
  • This experimental study concerns the characteristics of a transitional flow in a concentric annulus with a diameter ratio of 0.52, whose outer cylinder is stationary and inner one rotating. The pressure losses and skin-friction coefficients have been measured for the fully developed flow of a 0.2 % aqueous solution of sodium carbomethyl cellulose (CMC) at a inner cylinder rotational speed of $0{\sim}600$ rpm. The transitional flow has been examined by the measurement of pressure losses, to reveal the relation of the Reynolds numbers with the skin-friction coefficients, in the laminar and transitional flow regimes. The occurrence of transition has been checked by the gradient change of pressure losses and skin-friction coefficient with respect to the Reynolds numbers. The increasing rate of skin-friction coefficient due to the rotation is uniform for laminar flow regime, whereas it is suddenly reduced for transitional flow regime and, then, it is gradually declined for turbulent flow regime. Consequently, the critical(axial-flow) Reynolds number decrease as the rotational speed increases. Thus, the rotation of inner cylinder promotes the early occurrence of transition due to the onset of taylor vortices.

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