다공성 물질이 있는 평행사변형 밀폐용기에서의 부력대류 현상

Abstract

다공성 물질이 있는 평행사변형 밀폐공간에서의 부력대류 현상에 대해 연구하였다. 단열되어 있는 양 측면과 고온의 윗면, 저온의 아랫면으로 안정화된 열적 경계조건이 가해진 밀폐공간에서 기울어진 측면 근처의 와도에 의해 발생되는 유동에 그 초점을 맞추었다. 온도변화에 의한 밀도의 변화는 boussinesq 가정을 사용하였으며 운동량 방정식으로 Brinkman-extended Darcy flow model을 채택하여 광범위한 수치계산을 수행하였다. 2장에서는 국부적으로 유체부분과 고체부분의 온도가 같다는 local thermal equilibrium가정하에 에너지 방정식으로 one-equation model을 도입하였다. 큰 Ra수에서는 전형적인 경계층 형태의 유동을 보여 밀폐공간 중심부분에서는 유동이 거의 없고 성층화된 온도분포를 보이고 있다. Ra수와 기울어진 측면의 경사각이 증가할수록 열전달 촉진현상이 더욱 강화되는 모습을 보인다. 3장에서는 local thermal non-equilibrium가정하에 유체부분과 고체부분을 분리하여 처리하는 two-equation model을 에너지 방정식으로 사용하였다. 2장과 마찬가지로 열전달 촉진이라는 물리적 현상을 볼 수 있다. Scale analysis를 통하여 local thermal equilibrium에 대한 일반적인 criterion을 Bi수, Da수, Ra수, 고체와 유체의 열전도 계수비의 변수로 제시하였다. Bi수와 고체와 유체의 열전도 계수비가 증가함에 따라 two-equation model의 결과가 one-equation model의 결과에 근접함으로 one-equation model은 two-equation model의 limiting case가 되는 것을 확인하였다.