• 제목/요약/키워드: Prandtl number

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Prandtl 수 변화가 다양한 위치의 원형실린더가 존재하는 정사각형 밀폐계 내부 자연대류 현상에 미치는 영향 (The Effect of the Prandtl Number on Natural Convection in a Square Enclosure with Inner Cylinder of Various Positions)

  • 성선유;최창영;하만영;윤현식
    • 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.

Prandtl 수 변화가 내부 원형 실린더가 존재하는 기울어진 정사각형 밀폐계 내부의 자연대류 현상에 미치는 영향 (Effect of Prandtl Number on Natural Convection in Tilted Square Enclosure with Inner Circular Cylinder)

  • 문기수;최창영;하만영;윤현식
    • 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}$$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.

Numerical Prediction of Turbulent Heat Transfer to Low Prandtl Bumber fluid Flow through Rod Bundles

  • Chung, Bum-Jin;Kim, Sin
    • 에너지공학
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    • 제7권2호
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    • pp.187-193
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    • 1998
  • The turbulent heat transfer to low Prandtl number fluid flow through rod bundles is analyzed using k-$\varepsilon$ two-equation model. For the prediction of the turbulent flow field, an anisotropic eddy viscosity model is used. In the analysis of the temperature field, the effects of various parameters such as geometry, Reynolds and Prandtl numbers are considered. The calculation in made for Prandtl numbers from 0.001 to 0.1 in order to analyze the heat transfer to low Prandtl number fluid such as liquid metals. The numerical results show that for small P/D (Pitch/Diameter) geometries low Prandtl number makes severe changes of the rod surface temperature.

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유한요소법을 이용한 정방형 밀폐용기내의 플란틀수가 낮은 유체의 자연대류에 관한 연구 (Finite Element Analysis of Natural Convection of Fluids with Low Prandtl Number in a Square Enclosure)

  • 김무현;이진호;강신형;손영석
    • 대한기계학회논문집
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    • 제12권3호
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    • pp.541-550
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    • 1988
  • 본 연구에서는 수평경계면이 단열이고 수직경계면이 서로 다른 온도로 유지되 고 있는 정방형밀폐용기내의 자연대류에 관해 유동함수-와도모델을 이용한 유한요소법 을 통해 특히 낮은 Prandtl수의 영향에 중점을 두어 경계층흐름이 존재할 때의 유동 및 열전달특성을 조사하였다.

혼합대류에 의한 구 주위의 충류유동 및 열전달 해석 (Analysis of mixed convective laminar flow and heat transfer about a sphere)

  • 이준식;김택영
    • 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.

사각 단열체가 존재하는 밀폐계 내부에서 Pr수 변화에 따른 자연대류 현상에 대한 수치적 연구 (NUMERICAL STUDY FOR PRANDTL NUMBER DEPENDENCY ON NATURAL CONVECTION IN AN ENCLOSURE WITH SQUARE ADIABATIC BODY)

  • 이재룡
    • 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.

NUMERICAL ANALYSIS FOR PRANDTL NUMBER DEPENDENCY ON NATURAL CONVECTION IN AN ENCLOSURE HAVING A VERTICAL THERMAL GRADIENT WITH A SQUARE INSULATOR INSIDE

  • Lee, Jae-Ryong;Park, Il-Seouk
    • 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.

On the Large Eddy Simulation of Scalar Transport with Prandtl Number up to 10 Using Dynamic Mixed Model

  • Na Yang
    • Journal of Mechanical Science and Technology
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    • 제19권3호
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    • pp.913-923
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    • 2005
  • The dynamic mixed model (DMM) combined with a box filter of Zang et. al. (1993) has been generalized for passive scalar transport and applied to large eddy simulation of turbulent channel flows with Prandtl number up to 10. Results from a priori test showed that DMM is capable of predicting both subgrid-scale (SGS) scalar flux and dissipation rather accurately for the Prandtl numbers considered. This would suggest that the favorable feature of DMM, originally developed for the velocity field, works equally well for scalar transport problem. The validity of the DMM has also been tested a posteriori. The results of the large eddy simulation showed that DMM is superior to the dynamic Smagorinsky model in the prediction of scalar field and the model performance of DMM depends to a lesser degree on the ratio of test to grid filter widths, unlike in the a priori test.

Prandtl 수에 따른 옵셋 스트립 핀에서의 열 및 유동 분석 (Thermo-Flow Analysis of Offset-Strip Fins according to Prandtl Number)

  • 주윤식;공동현;이관수
    • 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.

사각채널 내 고 Pr 수의 혼합대류 볼텍스 유동에 관한 3차원 수치적 연구 (Three-Dimensional Numerical Study on Mixed Convective Vortex Flow in Rectangular Channels at High Prandtl Number)

  • 박일룡;배대석
    • 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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    • 한국마린엔지니어링학회 2005년도 후기학술대회논문집
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    • pp.29-30
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    • 2005
  • A three-dimensional numerical calculation has been performed to investigate mixed convective vortex flow in rectangular channels(width/height=4) with the upper part cooled and the lower part heated uniformly. In this study, the Prandtl number was 909, the Reynolds number was varied from 0 to $9.6{\times}10^{-2}$ and the Rayleigh number from $10^3$ to $5{\times}10^4$. The governing equations were discretized using the finite volume method. From a parametric study, velocity and temperature distributions were obtained and discussed. It is found that vortex flow of mixed convection in rectangular channels can be classified into three flow patterns which depend on Reynolds and Rayleigh numbers, and the regular vortex structure disappears around Rayleigh number $5{\times}10^4$.

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