사각 채널 내의 볼텍스 유동에 관한 실험적 연구(2) (Experimental Study on Vortex Flow in a Rectangular Channel (2))

서지정보

· 발행기관 : 한국동력기계공학회
· 수록지 정보 : 동력시스템공학회지 / 24권 / 1호 / 23 ~ 30페이지
· 저자명 : 박일용, 김정수, 배대석

초록

고 점성유체로 채워진 3-D 수평사각채널 내에서 형상비가 혼합대류 볼텍스 유동에 미치는 영향을 감온액정을 추적 입자로 사용한 PIT(Particle Image Thermometry)법으로 실험적 연구를 수행하였고, 그 결과는 다음과 같다.
1) 감온액정을 유동입자로 사용한 속도와 온도 동시계측법인 PIT법으로 형상비(AR)가 사각채널 내 혼합대류 볼텍스 유동에 미치는 영향을 정량적으로 가시화 할 수 있었다.
2) 가시화된 실험결과로부터 사각 채널 내 종 방향 볼텍스 유동의 단면은 롤 형태이고, 그 개수는 형상비가 증가함에 따라 정비례로 증가하였으며, 온도분포는 서로 다른 온도를 가진 두 유체간의 혼합 및 열전달에 의해 좌우 대칭인 버섯모양의 온도분포를 나타내었다.
3) 정량적으로 가시화된 실험결과를 동일 조건에서의 수치해석 결과와 비교한 결과 잘 일치하였다. 따라서 그 결과로부터 수치해석 연구결과의 타당성 확인할 수 있었다.

영어초록

Mixed convective vortex flow in the 3-D horizontal rectangular channel filled with high viscous fluid is investigated for various aspect ratio experimentally. The particle image velocimetry technique with thermo-sensitive liquid crystal tracers (PIT) is used for visualizing and analysis. This method allows simultaneous measurement of velocity and temperature. Quantitative data of temperature and velocity are obtained by applying the color-image processing to a visualized image, and neural network is applied to the color-to-temperature calibration. In this study, the working fluid is silicon oil (Pr = 909), the aspect ratio (channel width to heigh) is varied from 2 to 6 at constant Reynolds number (Re = 4×10-3). From the present study, the temperature and velocity of mixed convective vortex flow can be visualized simultaneously, and it is found that the longitudinal roll number in the channel is increased with increasing aspect ratio, and the experimental results agree well with numerical results.

참고자료

· 없음