Numerical Analysis of Natural Convection from an Inclined Ice Flat Plate Immersed in cold Water Near Its Density Maximum

최대밀도점 부근의 물속에 잠겨있는 경사진 얼음평판에 의한 자연대류의 수치해석

The natural convection from an inclined ice flat plate immersed in cold water near its density maximum is studied numerically. Finite difference analysis has been performed for the heat and momentum transfer with respect to various inclined angles and ambient water temperatures. The results of the analysis are presented for ambient water temperatures, 1.0deg. C. leq. T／sub .inf.／.leq. 15.0deg. C and the inclined anales from 0deg to 60deg. They include velocity profiles, temperature profiles, melting velocities, and mean Nusselt numbers for entire flow fields, Generally, in the range of 0deg. C .leq.theta. .leq. 60.deg. C, the results show three distinct flow regimes, In the range of 1.0 deg. C .leq. T／sub .inf.／ .leq. 4.6 .deg. C, the greatest mean Nuselt number exists about 3.0deg. C. In the range of 5.7deg. C .leq. T／sub .inf.／ .leq. 15.0deg. C, mean Nuselt number increases as ambient water temperature increases. Also, the mean Nuselt number decreases as the inclined angle increases. This theoretical results are compared with previous experimental ones and multiple steady state ones.

본 연구에서는 Gebhart등이 제시한 새로운 밀도식을 사용하여 경사진 등온평 판이 저온의 순수물속에 잠겨있을 때의 자연대류현상을 F.D.M 방법을 사용하여 수치해 석하였다. 이러한 수치 계산으로부터 등온 평판 주위의 속도, 온도분포 및 평균 누 셀트수를 각각 구하고, 주위물 온도 및 평판의 경사각이 등온 평판에 의한 유동 및 열 전달 현상에 미치는 영향을 구명하였다.또한 본 연구결과와 Riu등이 상사해석하여 구한 다중 정상 상태 영역에서의 결과들과 실험적 연구의 결과들을 상회 비교분석하였 다. 여기서 사용한 등온 평판은 기존의 연구들에서 많이 이용하고 있는 가장 이상적 인 등온면인 0.deg. C 얼음면을 택하였다.