시간주기적 벽면온도 밀폐용기 내부의 부력대류에서의 형상영향

Abstract

밀폐 용기내부의 측벽 온도차에 따른 자연 대류 현상은 지금껏 공학적 시스템에서의 문제뿐만 아니라 다양한 산업 현장에서의 응용성으로 인하여 많은 연구가 행해졌다. 특히나 중력장 하에서 시스템의 열적 경계 조건이 주기적으로 변화하는 경우에 대한 연구들이 많이 수행되어 왔으며, 더욱이 시스템 내부 공진 현상의 존재로 인해 더욱 활발한 연구가 수행되고 있다. 또한 이러한 비정상 상태의 공진 현상은 자연대류에 있어 효과적으로 대류현상과 열전달 효율을 증가시킬 수 있는 수단임이 증명되어 왔다. 본연구에서는 두 수직 측벽의 온도가 고온과 저온으로 유지되고 나머지 벽면들은 단열되어 있으며, 균일한 중력장에 놓인 기본적인 측벽 온도차를 가지는 용기를 초기 조건으로 하여 크게 두 가지의 관점을 중심으로 연구를 수행하였다. 첫째는 양쪽 벽면으로 시간에 따라 주기적으로 변하는 온도장을 경계조건으로 주어, 고온 벽과 저온 벽의 시간주기적 온도변화의 위상차를 통한 시스템 내부의 공진 증폭에 대한 제어를 시도하였다. 둘째는 자연대류의 열전달에 있어 중요한 요소인 형상비와 Rayleigh number에 따른 시스템 내부의 공진현상의 존재와 공진주파수의 확인 그리고 공진을 야기시키는 물리적 특성을 파악하는데 초점을 맞추고 유동과 열전달에 관한 전반적 결과를 도표화 하고자 시도하였다.