원형 실린더가 주기적으로 배열된 채널 유동 - 주 불안정성 및 유동특성 -

초록

본 연구에서는 채널형 열교환기에서 열교환 촉진체로 많이 사용되는 와류 생성기의 단순화된 모델로 채널 내 주기적으로 배열된 실린더를 지나는 유동에 대한 연구를 수행하였다. 열교환기에서 효율적인 열전달을 위해서 가장 중요한 요소는 효율적인 유동 교란이다. 이에 본 연구에서는 비정상 유동 천이가 발생하는 유동 교란에 대하여 실린더와 채널 벽 간격이 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 채널 내 주기적인 원형 실린더가 존재할 경우, 실린더와 벽 사이 간격(G/d)이 1.0보다 작은 경우에 채널 벽에서 발생하는 재순환 와류가 전체 유동 교란의 비정상 특성을 결정하지만, G/d가 1.0이상으로 증가하게 되면, 실린더에서 발생하는 주기적인 와흘림이 전체 유동장의 비정상 특성을 결정하는 것으로 파악 되었다. 이로 인해 유동장의 진동수가 급변하는 것을 관측하였다. 또한 본 연구에서는 비정상 유동 교란이 발생하는 임계 Re를 G/d의 변화에 따라 계산하였으며, 본 연구에서 유동 교란 특성에 대한 자료는 채널형 열교환기 설계에서 요긴하게 사용될 수 있을 것이다.