액상으로 분사되는 기체의 불안정성 해석

Instability analysis of gas injection into liquid

액상의 환경으로 고속의 기체가 분사될 때 기체-액체 표면에서 일어나는 불안정성에 대해 점성전위 유동의 이론을 이용하여 분석하였다. 기체의 속도가 낮을 경우 액상으로 기포로 형성되지만 속도가 증가하면서 기체는 제트의 형태로 변하게 되는데, 천음속 구간에서 제트로 변하게 되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 주로 액체 제트를 해석하는데 사용된 점성전위유동이론을 기체 제트의 불안정성 해석에 응용하였다. 천음속 구간에서 기체 제트의 성장률이 변하는 것을 확인하였다. 초음속 구간으로 가면서 성장률이 감소하는 것을 확인하였다. 그리고 이를 레이놀즈수와 같은 무차원수에 대해 기체 제트의 성장률의 변화에 대해 알아보았다.

The instability analysis of submerged gas flow into liquid is studied, which assumes gas and liquid as viscous and irrotational. At low mass flow rate of gas, injected gas plume is collection of bubbles, and increase of gas flow rate makes plume as a jet. It is well known that the transition from bubbling to jetting occurs in the transonic region. But previous works neglect viscous effect of gas flow into liquid. This paper concerns about an application of viscous potential flow theory in cylindrical gas flow into liquid. The growth rate versus wave number and mach number is compared with various condition including inviscid and viscous flow.