Numerical study of a turbulent plane jet under the pressure gradient in the transverse direction

진행축에 수직방향 압력구배를 받는 난류 평면제트의 수치적 연구

Two-dimensional turbulent plane jet which is under the pressure gradient in the transverse direction is studied numerically. Full Navier-Stokes equations are used to correctly account for the pressure variation in the transverse direction. Using the standard k-.epsilon. turbulence model as a closure relationship, a time marching procedure gives the velocity field. The temperature fields are obtained for two different cases : (1) Hot jet is issued into the cold still air, and (2) Hot jet is issued into the surrounding across which exists a temperature difference. The velocity and temperature fields along with other flow and heat-transfer characteristics for two different pressure gradients are presented. A simple formula that relates the jet trajectory to the pressure gradient is also proposed. The mass flux in the longitudinal direction and the jet halfwidth seem insensitive to the pressure gradient. However, the pressure gradient increases the heat flux in the longitudinal direction as well as in the transverse direction.

본 연구에서는 수치계산을 통해 진행하는 방향에 수직으로 일정한 압력구배를 받는 2차원 난류 자유제트의 발달을 고려해 보고자 한다.속도장을 구한 후에는 제 트의 온도가 주위온도 보다 높을 경우와 또 제트를 사이에 둔 양쪽 유체에 온도차가 있을때의 열확산 특성도 함께 알아보려는 것이다. 수직 방향으로 압력구배가 있는 유동장은 최근 활발히 연구가 진행되는 분야인 제트축에 수직방향으로 주위유동이 있 는 경우와 흡사하며 제트를 통한 열확산현상은 air curtain등 실제 응용도가 큼에도 불구하고 문헌에 보고된 것이 별로 없는 것으로 보여진다.