23-2 아주대 전산열유체역학 Project 2(Benard Convection)

소개

23-2 아주대 전산열유체역학 Project 2(Benard Convection) 보고서입니다.
열심히 작성하였고 해당 과목 A+ 받았으니 다른분들도 도움이 되었으면 좋겠습니다.

목차

1. Introduction
2. Computational details
3. Results

본문내용

1. Introduction
자연대류의 예로서, 한쪽 벽면의 온도가 높을 때 그 주위의 유체가 따뜻해지고, 온도 증가에 의해 밀도가 작아져 부력이 작용해 상승류가 발생한다. 즉, 부력의 결과로 생긴 유체운동을 자연대류라 한다. 아래와 같은 계산 영역 내에서 자연 대류 현상을 관찰해본다.

2. Computational details
1) 격자 및 계산 영역:
두 개의 수평 edge는 150개의 격자 수를, 두 개의 수직 edge에는 30개의 격자 수를 생성했다. 또한 grid를 벽면에 밀집시켜 온도 변화에 의한 효과를 자세히 해석하기 위해 다음과 같은 non uniform grid를 만들었다.

2) 수치해석 방법: 제공된 강의노트의 setting을 사용한다.

3) General setting
3-1] 자연대류는 유속이 느리기 때문에 밀도가 일정한 비압축성 유동으로 가정하고, 온도 변화에 의한 밀도차 효과는 부력항에만 작용한다고 생각하는 Boussinesq 근사를 사용한다.
3-2] 과제에 제시된 물성치와 온도 조건을 사용하며, Periodic 경계조건을 부여한다.
3-3] y-velocity = 0.001m/s, temperature = 318.15K의 초기조건을 부여한다.

3. Results
1) Residual vs iteration
2) Iteration vs Temperature
3) Residual convergence criterion
Figure 3은 iteration에 따른 계산영역의 평균온도를 구한 그래프이다. 자세히 보면 iteration이 3000 이후부터 318.14K로 수렴하는 것을 알 수 있다. warm wall의 온도 조건은 333.15K, cold wall의 온도 조건은 303.15K로 온도 평균인 318.15K에 근접하여 해석을 위한 경계조건을 잘 설정하였음을 알 수 있다.

참고자료

· 없음