• 대한기계학회논문집B
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• 제38권11호
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• pp.943-950
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• 2014

본 연구는 다양한 위치의 원형 실린더가 존재하는 사각 밀폐계에서 Prandtl 수 변화에 따른 밀폐계 내부의 자연대류 현상에 대한 수치해석을 수행하였다. Rayleigh 수가 $10^3$, $10^4$, $10^5$ 그리고 다양한 위치의 내부 원형 실린더에 대해서 Prandtl 수를 0.1, 0.7, 7 로 변화시키며 Prandtl 수의 영향을 분석하였다. 내부 원형 실린더의 위치는 -0.2 에서 0.2 까지 0.1 간격으로 변화시켰다. Prandtl 수의 변화에 따른 밀폐계 내부의 자연대류 현상은 밀폐계 내부의 온도장과 유동장 및 표면 평균 Nusselt 수의 분포를 바탕으로 분석하였다. Rayleigh 수가 $10^5$ 일 때 내부 실린더의 위치에 상관없이 Prandtl 수가 증가할수록 평균 Nusselt 수는 증가하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권11호
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• pp.935-942
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• 2014

본 연구에서는 내부에 고온의 원형 실린더가 위치한 저온의 기울어진 사각 밀폐계에서 Prandtl 수 변화에 따른 밀폐계 내부 자연대류 현상에 대한 수치해석을 수행하였다. Rayleigh 수가 $10^3$, $10^4$, $10^5$ 그리고 밀폐계의 각도가 $0^{\circ}$, $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$ 인 경우에 대해서 Prandtl 수를 0.1, 0.7, 7 로 변화시키며 Prandtl 수의 영향을 분석하였다. Prandtl 수의 변화에 따른 밀폐계 내부의 자연대류 현상은 실린더 표면과 밀폐계 벽면의 평균 Nusselt 수, 밀폐계 내부의 등온선 및 유선을 바탕으로 분석되었다. Prandtl 수가 0.7, 7 인 경우에는 각도 및 Rayleigh 수에 관계없이 열유동은 정상상태의 특성을 보였지만 Prandtl 수가 0.1 인 경우에는 Rayleigh 수가 $10^5$ 이고 밀폐계의 각도가 $0^{\circ}$ 와 $45^{\circ}$ 일 때 시간에 따라 열유동장이 변하였다. 실린더 표면과 밀폐계 벽면의 평균 Nusselt 수는 Rayleigh 수가 $10^5$ 인 경우, 각도에 관계없이 Prandtl 수가 클수록 증가하였다. 특히 Rayleigh 수가 $10^5$ 이고 Prandtl 수가 0.1 일 때 밀폐계의 각도가 $45^{\circ}$ 인 경우 실린더 표면과 밀폐계 벽면의 평균 Nusselt 수가 크게 증가하였다.

• 설비공학논문집
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• 제21권6호
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• pp.340-346
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• 2009

This paper numerically investigates thermo-flow characteristics of offset strip fins to obtain a correlation between heat transfer and pressure drop. The flow was divided into three regimes, i.e. laminar, transition and turbulent. The predicted j and f values from the SST k-$\omega$ turbulence model agreed with previous correlations with the error less than 20% in transition and turbulent regimes. Heat transfer and pressure drop were predicted by varying Prandtl number from 0.5 to 40. The Prandtl number showed little effects on pressure drop but had great effect on the heat transfer characteristics. An overall correlation to predict j was suggested by incorporating the effect of Pr and a new j correlation was suggested for each Pr.

• 대한기계학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.345-353
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• 1987

본 연구에서는 구 주위의 혼합대류에 대하여 전 영역에 걸쳐 유효한 매개변수 를 차원해석에 의해 유도하고 이를 적용하여 지배방정식을 비상사 경계층 방정식의 형 태로 변환하고 이를 유한차분법에 의해 수치적으로 해석하였다. 단순 강제대류에서 부터 단순 자연대류 까지의 전 영역에 걸쳐 구 주위의 속도 및 온도분포,국소열전달계 수 및 마찰계수를 Gr/Re$^{2}$의 함수로 구하였으며 Prandtl수가 0.7과 7인 유체에 대 하여 계산을 수행함으로써 Prandtl수의 변화에 따른 강제대류 및 자연대류의 비교강도 의 영향에 대하여 고찰하였다. 자연대류의 영향에 의한 벽면에서의 운동에너지증가 에 따른 유동의 박리점 이동에 대하여도 고찰하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제16권3호
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• pp.29-36
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• 2011

The natural convection in a horizontal enclosure heated from the bottom wall, cooled at the top wall, and having a square adiabatic body at its centered area was studied. Three different Prandtl numbers (0.01, 0.7 and 7) were considered for an effect of the Prandtl number on natural convection. A two-dimensional solution for unsteady natural convection was obtained, using Chebyshev spectral methodology for different Rayleigh numbers varying over the range of $10^4$ to $10^6$. It had been experimentally and numerically reported [1,2] that the heat transfer mode becomes oscillatory when Pr is out of a specific Pr band beyond the critical Ra. In this study, we reproduced this phenomenon numerically. The variation of time- and surface-averaged Nusselt numbers on the hot and cold walls for different Rayleigh numbers and Prandtl numbers was presented to show the overall heat transfer characteristics in the system. And also, the isotherms and streamline distributions were presented in detail to compare the physics related to their thermal behavior.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권3호
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• pp.283-296
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• 2012

The natural convection in a horizontal enclosure heated from the bottom wall, cooled at the top wall, and having a square adiabatic body in the center is studied. Three different Prandtl numbers (0.01, 0.7 and 7) are considered for the investigation of the effect of the Prandtl number on natural convection. Adiabatic boundary conditions are employed for the side walls. A two-dimensional solution for unsteady natural convection is obtained, using an accurate and efficient Chebyshev spectral methodology for different Rayleigh numbers varying over the range of $10_3$ to $10_6$. It had been experimentally reported that the heat transfer mode becomes oscillatory when Pr is out of a specific Pr band beyond the critical Ra. In this study, we reproduced this phenomenon numerically. It was found that when Ra=$10_6$, only the case for intermediate Pr (=0.7) reached a non-changing steady state and the low and high Pr number cases (Pr=0.01 and 7) showed a periodically oscillatory fashion hydrodynamically and thermally. The variation of time- and surface-averaged Nusselt numbers on the hot and cold walls for different Rayleigh numbers and Prandtl numbers are presented to show the overall heat transfer characteristics in the system. Further, the isotherms and streamline distributions are presented in detail to compare the physics related to their thermal behavior.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.233-238
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• 2008

This paper numerically investigates thermo-flow characteristics of offset strip fins to obtain a correlation between heat transfer and pressure drop. The flow was divided into three regimes, i.e. laminar, transition and turbulent. The predicted j and f values from the SST k-$\omega$ turbulence model agreed with previous correlations with the error less than 20% in transition and turbulent regimes. Heat transfer and pressure drop were predicted by varying Prandtl number from 0.5 to 40. The Prandtl number showed little effects on pressure drop but had great effect on the heat transfer characteristics. An overall correlation to predict j was suggested by incorporating the effect of Pr and a new j correlation was suggested for each Pr.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2248-2253
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• 2008

A numerical study on oscillatory thermocapillary flow in half-zone has performed to understand the effect of axial rotation. 2d unsteady code is developed to observe the onset of oscillation. 2cs Silicone oil with Prandtl number of 26.5 is used as a working fluid. The critical temperature difference at onset of oscillation is investigated under the different aspect ratios and rotation modes. It is shown that the onset of oscillation is delayed when aspect ratio reduces and rotating speed increases. The oscillatory flow is strongly reduced under top rotation and co-rotation modes, while it is augmented under bottom rotation and counter-rotation modes. It is thought that interaction between return flow and bottom wall is important to explain the oscillatory flow.

• 설비공학논문집
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• 제6권4호
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• pp.325-336
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• 1994

A numerical simulation of velocity and temperature fields and Nusselt number distributions is performed by using the algebraic stress model (ASM) for the velocity profiles and low Reynolds number ${\kappa}-{\varepsilon}$ model and the algebraic heat flux model(AHFM) for turbulent heat transfer in a $180^{\circ}$ bend with a constant wall heat flux. In the low Reynolds number ${\kappa}-{\varepsilon}$ model, turbulent Prandtl number is modified by considering the streamline curvature effect and the non-equilibrium effect between turbulent kinetic energy production and dissipation rate. Every heat flux term presented in the transport equation of turbulent heat flux is reduced to algebraic expressions in a way similar to algebraic stress model. Also. in the wall region, low Reynods number algebraic heat flux model(AHFM) is applied.

• 에너지공학
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• 제7권1호
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• pp.113-121
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• 1998

자연대류열전달에 있어서 유체의 속도는 온도장에 의해 크게 영향을 받는다. 따라서 유체의 물성치의 변화는 유동장 및 온도장에 크게 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 물성치에 의한 영향을 분석하기 위하여 동일한 레이레이수(Rayleigh number)하에서 물성치의 대표적인 무차원수인 프란틀수(Prandtl number)가 넓은 범위에서 변하는 경우에 대한 연구를 수행하였다. 그리고 유체의 점성계수 및 열전도도를 온도에 따른 2차원 다항식 함수로 모델링하여 전산해석을 시도하여 그 영향을 분석하고자 시도하였다. 열전달량의 척도인 누셀트수(Nusselt number)의 프란틀수 의존도는 레이레이수 의존도에 비하면 약한 편이지만 비교적 강한 것으로 나타났다. 물성치가 온도의 함수로 주어지는 경우, 유동장은 경계면을 제외하고는 비교적 강한 것으로 나타났다. 물성치가 온도의 함수로 주어지는 경우, 유동장은 경계면을 제외하고는 비교적 약한 영향을 받지만 온도장은 강한 영향을 받는 것으로 나타났으며, 특히 열전도도가 온도의 함수로 주어지는 경우에 온도장에 미치는 영향은 상당히 강한 것으로 관찰되었다.