축방향 유동이 있는 Taylor-Couette 유동에 대한 전산해석

초록

본 연구에서는 축방향 유동이 있는 경우의 Taylor-Couette 유동에 대해서 전산 해석을 수행하였다. 축방향 유동이 있는 경우 유동장을 안정화시킨다는 사실이 여러 실험결과와 일치되었고 이 축방향 유동에 의해 성장률이 감소함이 관찰되었다. 또한 여러 경우의 와 에 대한 성장률을 알면 각각의 경우에 대한 유동의 특성을 예측할 수 있음이 확인되었다. 3차원 계산을 통하여 주어진 시간에 회전방향 공간에서 travelling wave를 관찰하여 회전방향의 한 공간에서 시간에 따른 실험을 수행한 Wereley의 결과가 타당함을 보일 수 있었으며 대부분의 물리량들이 그의 실험결과와 일관성 있게 일치되었다. 여러 경우의 와 에 대해 자세한 속도장을 파악할 수 있었으며 토크 계수에 미치는 영향이 확인되었다. PIV로 실험을 수행한 Wereley의 실험결과와 많은 비교가 이루어졌고 대부분 잘 일치되었다. 또한 성장률과 vortex의 형태는 서로 밀접한 관계가 있다는 사실을 밝혀내었다. 이를 이용하면 여러 경우의와에 대한 연구를 수행할 때 성장률만 계산하면 vortex의 형태를 예측할 수 있음이 확인되었다.