수직 벽 위를 지나는 박리 및 재부착 비압축성 난류유동 에서의 열전달 연구

Abstract

박리 및 재 부착 난류 유동에서의 열전달 특성을 실험적으로 구하기 위해 2차원 저속 풍동 내에서 Fence 를 지나는 유동에 대한 유동장 및 Fence 가 부착된 면 위의 온도 분포를 측정 하였다. Reynolds 수를 변화 시켜 가면서 벽에서의 압력 분포와 온도 분포를 측정하고 또한 속도 분포를 측정한 결과 Reynolds 수와는 무관하게 유동의 박리는 Fence 전방으로 X/H = -1 인 지점에서 일어났고 유동의 재 부착은 Fence 후방 X/H = 12 근처에서 일어났다. Fence 후방의 박리 구역에서 평균속도 분포 형상 및 평균 온도 분 포 형상은 상사성(Similarity)를 띠고 있었으며 박리 구역을 회류 부분과 Bypass 부분으로 나누는 Dividing Streamline 부근에서 심한 Mixing 이 일어남을 난류 강도 측정으로 부터 알 수 있었다. Fence 가 위치한 면 상에서의 열전달은 박리점에서 최소값을 나타 내었고 재 부착점에서 최대값을 나타 내었으며 국부 Nusselt 수는 Reynolds 수의 0.7승에 종속됨을 알수 있었다. 특별히 재 부착점에서의 Local Nusselt Number 는 다음과 같이 Reynolds 의 함수로 표시되는 실험식이 구해졌다. $Nu_R = 0.021 Re^{0.68}$ 또한 X/H = 20 이상의 Fence 하류에서 재 발전된 영역에서의 열전달은 일반적인 평판의 난류 경계층에서의 열전달보다 큰값을 나타내었는데 그 이유는 Fence 에 의해 생성된 난류 경도가 확산되어 커졌기 때문에 Convection 이 더 심하게 일어나기 때문이다.