축 방향을 따라 지름이 정현 곡선으로 변하는 굴곡 관 내의 유동과 열전달 특성에 관한 연구

Abstract

축 방향을 따라 지름이 정현 곡선으로 변하는 굴곡 관 내부에서 비압축성 층류 유동의 정상상태 속도분포와 온도분포의 해석해를 구하였다. 좌표가 변환된 지배방정식을 구하고 이를 섭동법을 이용하여 풀었다. 속도 분포와 온도 분포의 해석 해를 이용하여 마찰계수와 넛셀 수를 제시하였다. 그 결과는 Chow and Soda (1972)의 해석결과 뿐 만 아니라 수치해석결과와도 매우 잘 일치하였다. 본 연구의 굴곡관은 낮은 레이놀즈 수 에서는 넓은 표면적 때문에 평균 반지름이 같은 원 관에 비해 높은 열성능을 나타내지만, 높은 레이놀즈 수 에서는 유동박리 때문에 더 낮은 열성능을 나타낸다. 본 연구의 해석 해는 굴곡의 진폭이 평균반지름의 1/10 이하일 때 적용 가능하다.