하부가 가열된 케비티를 가진 사각 채널에서의 비정상 혼합대류

Abstract

본 연구에서는 하부가 가열된 케비티를 가진 사각 채널에서 저 수 및 종횡비의 변화가 고 점성유체의 비정상 혼합대류에 미치는 영향을 수치해석적 및 실험적 방법으로 연구하였다. 수치해석적 연구는 수 영역에 대하여 수행되었으며, 이 수 영역에서 Rayleigh수(), 종횡비 (=0.5, 1, 1.5, 2)의 영향도 함께 검토하였다. 실험적 연구는 감온액정을 추적입자로 사용한 입자영상유속계(PIV) 기법을 사용하여 전체 유동장의 온도와 속도를 동시에 계측하고 정량적으로 가시화하였으며, 수 영역과 종횡비 =0.5, 1, 2인 영역에 대하여 수행하였고, 그 결과를 수치해석 결과와 비교 검토하였다. 그 결과 수가 일정한 범위 내에 도달할 때 채널 내의 유동은 주기적인 유동특성을 나타내었으며, 그 주기는 수 및 수의 증가에 따라 감소하였고, 종횡비()의 증가에 따라 증가하였다. 또한 낮은 수에서의 주기적인 유동특성은 케비티 내부의 열전달을 촉진시켰고, 수가 증가함에 따라 열전달은 촉진되었다. 주기적 유동의 발생은 수, 수 그리고 종횡비()의 변화에 크게 영향을 받았다. 종횡비 범위에서는 수 및 종횡비()가 증가할수록 주기적인 유동이 발생하는 수의 영역은 증가하였지만, 에서는 수가 증가하여도 주기적 유동이 발생하는 수 영역이 변하지 않았다.

We present an experiment and numerical study of unsteady mixed convection in ahorizontal channel with a heat source from below of rectangular cavity. The Particleimage velocimetry(PIV) with thermo-sensitive liquid crystal tracers is used forvisualizing and analysis. Quantitative data of the temperature and velocity areobtained by applying the color-image processing to a visualized image, and neuralnetwork is applied to the color-to-temperature calibration. The governing equationsare discretized using the finite volume method. The fluid used is silicon oil, a highprandtl number fluid , Pr=909. The aspect ratio(width to height) ranges from 0.5 to2 and the Reynolds number from 0 to 1. From this study, it is found that the periodic flows in a cavity are observed atvery low Reynolds numbers, and the period is decreased with increasing Reynoldsnumber and increased with increasing aspect ratio.