층상류속에 있는 구후류의 비정상와류 형성에 관한 수치해석

초록

본 연구에서는 유입 유동이 수직방향으로 밀도의 선형적 변화에 의해 층상화되 있는 경우 구 주위의 유동을 Re=200에 대하여 유한요소법과 수정된 외재법에 의한 시간 적분에 의해 수치해석을 수행하였다. 계산결과, 기존의 실험에 의해 보여진 층상화의 정도가 높은 경우 구 후류에 나타나는 비정상 vortex shedding 현상을 수치해석에 의해 재현하였는데, 이는 선행된 Hanazaki의 수치해석에 의해서는 나타나지 않던 결과이다. 그 외에 다음과 같은 특성이 계산에 의해 확인되었다. (1) 층상화의 증가에 의해 내부 중력파의 파장이 감소하여 유동 박리점을 구 후미로 이동시키며, Fr=0.5에서 재순환 영역의 소멸을 야기한다. (2) Fr<0.2 인 경우 후류는 수직방향의 운동이 극도로 제한되어 거의 평면화되며, 원형 주상체 후류와 유사하게 비정상 vortex shedding이 발달한다.