Turbulent Couette Flow between Coaxial Cylinders with Inner Cylinder Rotating

내측원관이 회전하는 동심이중원관 사이의 난류 쿠에트 유동에 관한 연구

Turbulent Couette flow between coaxial cylinders with inner one rotating has been investigated experimentally and numerically. The radius ratio of the coaxial cylinders is 0.43. Mean velocity and turbulent stresses have been measured by hot-wire anemometer in the range of Reynolds number based on the velocity at rotating wall and the radial distance between walls, 60,900-187,000. For the numerical computation, the Reynolds stress model has been used as a turbulence closure model. Measurements of mean velocity show that the velocity profile of wall layer largely deviates from universal logarithmic law due to the effect of streamline curvature, especially in the region near the stationary outer cylinder. The results computed with the Reynolds stress model agree well with the experimental data in the prediction of circumferential intensity of turbulent fluctuations. However, the computed level of radial intensity is much higher than the measurement. Curvature-corrected versions of the Reynolds stress model improves the prediction of turbulent intensities, but the results are not fully satisfactory.

본 연구에서는 레이놀즈응력 모델이 곡률효과에 대한 추가적인 수정을 요구하 는 지를 알기 위하여 유선곡률에 의해 영향을 받는 원형 쿠에트 유동에 대해 수치계산 을 수행하고, 이 결과를 측정한 실험치와 비교하였다. 본 연구의 실험에서는 완전 난류 영역에서 난류평균속도와 난류응력성분들을 측정하였다. 수치계산에 있어서는 레이놀즈응력 모델에 대하여 Gibson과 Younis가 곡률효과를 고려해 제안한 새로운 모 델상수를 기존의 모델상수와 함께 적용하여 그 결과를 비교하였다. 계산된 결과를 본 실험의 측정치와 아울러 함께 Smith와 Townsend의 측정치와도 비교하였다.