연성체를 이용한 열전달 향상 시스템 수치해석

강민식; 박성군

doi:10.3795/KSME-B.2021.45.3.155

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자료유형: 학술저널

저자정보: 강민식 (서울과학기술대학교) 박성군 (서울과학기술대학교)

저널정보: 대한기계학회 대한기계학회 논문집 B권 대한기계학회논문집 B권 제45권 제3호(통권 제426호)

발행연도: 2021.3

수록면: 155 - 164 (10page)

DOI: 10.3795/KSME-B.2021.45.3.155

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열전달은 다양한 산업에서 시스템 설계 시 반드시 고려해야만 하는 중요한 분야이며, 많은 연구자들이 열전달을 향상시키기 위해 다양한 형태의 와류 생성기를 도입하였다. 강체 와류 생성기의 경우 높은 압력 강하로 인해 에너지 손실이 크게 발생하여 최근에는 연성의 성질을 갖는 와류 생성기를 이용하여 열전달 향상을 도모하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 채널 중심축에 대해 비대칭적으로 기울어진 연성 와류 생성기를 이용한 열전달 향상 시스템을 수치적으로 분석하였으며, 유체-연성체-열 상호작용을 고려하기 위해 가상경계기법을 사용하였다. 와류 생성기의 굽힘 계수가 일정할 때, 기울어짐 각도가 증가할수록 와류 생성기의 펄럭임 현상이 크게 나타났으며, 펄럭임 운동에 의해 와류 구조가 생성되어 열전달이 증가되었다. 기울어짐 각도가 1/4 π 및 3/4 π일 때, 열전달 값은 각각 2%, 116%증가함을 확인하였다.

#Flexible Vortex Generators(연성 와류 생성기) #Fluid-Structure-Thermal Interaction(유체-고체-열 상호작용) #Enhancement of Heat Transfer(열전달 향상) #Immersed Boundary Method(가상경계기법)

참고문헌 (13)

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Fernandez, J. L. and Poulter, R., 1987, “Heat Transfer Enhancement by Means of Flag-type Insert in Tubes,” Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 30, No. 12, pp. 2603~2609.

Fiebig, M., Brockmeier, U., Mitra, N. K. and Guntermann, T., 1989, “Structure of Velocity and Temperature Fields in Laminar Channel Flows with Longitudinal Vortex Generators,” Num. Heat Transfer, Vol. 15, No. 3, pp. 281~302.

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Dong, S. and Meng, H., 2004, “Flow Past a Trapezoidal Tab,” J. Fluid Mech., Vol. 510, pp. 219~242.

Huang, W.-X., Shin, S. J. and Sung, H. J., 2007, “Simulation of Flexible Filaments in a Uniform Flow by the Immersed Boundary Method,” J. Comput. Phys., Vol. 226, No. 2, pp. 2206~2228.

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