층상화된 Taylor-Couette 유동에 대한 전산 해석적 연구

초록

본 연구에서는 층상화된 Taylor-Couette 유동에 대해서 전산해석을 수행하였다. 심도 깊은 연구를 수행하기 위해 먼저 기존에 발표되었던 Boubnov등의 실험결과와 Hua등의 전산해석 결과 등을 검증하였다. N=0.92일 때 각속도=0.43, 0.92, 1.82로 변화시키면서 r-z평면상에서 속도벡터, 밀도장, azimuthal velocity deviation등을 계산하였는데 S, T, CT-regime을 차례로 발견할 수 있었고 이것은 Boubnov와 Hua등의 결과와 잘 일치하였다. Ta=139, 167, 200에 대해서 Fr를 변화시키면서 유동장과 밀도장을 관찰하였다. Fr가 증가할 때, radial-axial 평면상에서 시간이 흐름에 따라 vibration, transition, translation의 경향이 나타남을 발견하였다. 유동장과 밀도장에서 동일한 양상을 보이며, 이것은 유동장과 밀도장 사이에 서로 밀접한 관련이 있는 것으로 생각된다. 또한 여러 Ta에 대해서 이러한 경향을 분석한 결과 각각의 경향이 나타나는 Fr는 Ta와 반비례한다. 또한 각각의 Fr에 대해 r-z평면상에서의 vortex의 개수도 확인하였고, vortex의 frequency도 계산하였다. 시간의 흐름에 따라 vortex가 축방향으로 이동하는 경우에는 vortex의 이동 속도를 계산하여 Fr가 작아질수록 속도가 더 빨라짐을 확인하였다. 향후 층상화된 Taylor-Couette유동에 대해서 더 다양한 파라미터적 연구를 수행할 것이다.