• 한국해양공학회지
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• 제13권2호통권32호
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• pp.129-137
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• 1999

The time of the onset of double-diffusive convection in time-dependent, nonlinear concentration fields is investigated theoretically. The initially quiescent horizontal fluid layer with a uniform temperature gradient experiences a sudden concentration change from below, but its stable thermal stratification affects concentration effects in such way to invoke convective motion. The related stability analysis, including Soret effect, is conducted on the basis of the propagation theory. Under the linear stability theory the concentration penetration depth is used as a length scaling factor, and the similarity transform for the linearized perturbation equations. The newlly obtained stability equations are solved numerically. The resulting critical time to mark the onset of regular cells are obtained as a function of the thermal Rayleigh number, the solute Rayleigh number, and the Soret effect coefficient. For a certain value of the Soret effect coefficient, the stable thermal gradient promote double-diffusive convective motion.

• 한국해양공학회지
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• 제13권1호통권31호
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• pp.121-129
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• 1999

Double-diffusive convection with verical temperature and concentration gradients in thermally stratified fluids has been investigated experimentally using an electrochemical technique. Cupric sulfuric-sulffuric acid solution confined between two horizontal copper electrodes was used. The change of thermal and solutal buoyance has no influence on the range of voltage for the limiting current. Due to Soret effect, the onset time of natural convection is delayed as the stabilizing thermal buoyancy decreases. Also it is found that the shrinkage of the unstabilizing solutal buoyancy makes the onset of natural convection retard. Multi-layered convective phenomena do not appear because cupric sulfate-sulfuric acid solution is thermally stratified, and heat diffuses faster than cupric sulfate solfate solution.

• 전기화학회지
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• 제2권2호
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• pp.98-105
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• 1999

본 연구에서는 전기장에 의하여 유발되는 자연대류의 영향을 줄이기 위하여 수평 다공성 유체층에 열적 성충화를 유지하여 부력과 유체층의 안정화 효과를 체계적으로 조사하였다. 이를 위하여 수평 다공성 유체층에서 이중확산대류에 의한 물질전달 상관식을 이론적으로 유도하고, 전기화학 실험을 통하여 이론에 의한 모델을 보완하였다. 물질전달 상관식은 다공성 매질층에 대한 유동 방정식으로 Forchheimer모델을 사용하고 미세 난류 모델을 적용하여, 용질 및 열 Darcy-Rayleigh수와 Lewis 수로 유도하였다. 실험에서는 다공성매질에 포화된 황산구리황산용액내의 구리이온을 전기 화학적 방법을 통하여 확산 또는 자연대류에 의한 물질전달 실험을 수행하였다. 이론 및 실험적 해석 결과를 종합하면 다공성 매질 내에서 구리이온의 이중확산대류에 의한 물질전달 상관식은 다음과 같다. $$Sh=\frac{0.03054(Rs_D-LeRa_D)^{1/2}}{1-3.8788(Rs_D-LeRa_D)^{-1/10}}$$ 본 연구의 결과는 실험치와 잘 부합되었으며, 모델식의 원형은 열 및 물질전달계에서 자연대류의 영향을 효과적으로 제어할 수 있는 방안으로 활용될 수 있을 것이다.