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저자정보
이준희 (서강대학교) 오창종 (서강대학교) 강성원 (서강대학교)
저널정보
한국전산유체공학회 한국전산유체공학회지 한국전산유체공학회지 제28권 제4호
발행연도
2023.12
수록면
76 - 83 (8page)
DOI
10.6112/kscfe.2023.28.4.076

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This study aims at investigating the heat transfer characteristics of turbulent swirling flows inside annular pipes. For turbulent swirling flows with the inlet Reynolds number of 8,000 and inlet swirl number of 1, unsteady RANS simulations using the Reynolds stress model are performed to examine the effects of the ratio of the inner and outer radii (i.e., gamma), Prandtl number (Pr), and different wall temperature conditions on the streamwise profiles of the swirl number and cross-sectional mean temperature. It was observed that the cross-sectional mean temperature cooling rate (CMTCR) decreases as Pr increases. The heat transfer rate through the inner wall is affected more strongly by gamma compared to the outer wall. The existence of an optimal gamma value that minimizes CMTCR is found to be more pronounced as Pr increases or for heat transfer through the outer wall. As a previous study found the existence of an optimal gamma value that minimizes the swirl decay rate (SDR), the present results imply that the Reynolds analogy between SDR and CMTCR holds better as Pr increases. It is deduced that the analogy is compromised as Pr decreases because the effect of the molecular diffusion becomes stronger.
#대류 열전달(Convective Heat Transfer) #환형 관(Annular Pipe) #전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) #회전 유동(Swirling Flow) #레이놀즈 상사성(Reynolds Analogy)

목차

1. 서론
2. 수치 해석 조건 및 해석 방법
3. 결과 및 토의
4. 결론
References

참고문헌 (19)

참고문헌 신청
1996, Schlegel, A., Benz, P., Griffin, T., Weisenstein, W. and Bockhorn, H., "Catalytic stabilization of lean premixed combustion: Method for improving NOx emissions," Combustion and Flame, Vol.105, No.3, pp.332-340. google schola 2005, Huang, Y. and Yang, V., "Effect of swirl on combustion dynamics in a lean-premixed swirl-stabilized combustor," Proceedings of the Combustion Institute, Vol.30, No.2, pp.1775-1782. google schola 2009, Huang, Y. and Yang, V., "Dynamics and stability of lean-premixed swirl-stabilized combustion," Progress in Energy and Combustion Science, Vol.35, No.4, pp.293-364. google schola 2017, Gomez-Ramirez, D., Kedukodi, S., Ekkad, S.V., Moon, H.-K.X., Kim, Y. and Srinivasan, R., "Investigation of isothermal convective heat transfer in an optical combustor with a low-emissions swirl fuel nozzle," Applied Thermal Engineering, Vol.114, pp. google schola 1990, Feikema, D., Chen, R. and Driscoll, J.F., "Enhancement of Flame Blowout Limits by the Use of Swirl," Combustion and Flame, Vol.80, No.2, pp.183-195. google schola

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