초록
본 연구에서는 한 단역벽에 한개의 등온사각빔이 부착된 2차원 수평과 수직단열채널에서의 열 에너지 이송에 대하여 수치해석적으로 연구하였다. 빔의 형상비는 H/B=$0.25{sim}4$, Reynolds수는 Re=$50{\sim}500$ 그리고 Grashof수는 Gr=$0{\sim}5{\times}10^4$범위에서 해를 구하였다. Re=100인 경우 수평과 수직채널에서 빔의 평균 Nusselt수는 Gr=0에서는 같은 값을 나타내며, Grashof수가 증가할수록 증가하였으며, 형상비가 증가할수록 감소하였다. Gr=$10^4$, Re=100인 경우 수평과 수직채널에서 빔의 평균 Nusselt수는 수직채널이 수평채널에 비하여 $0.25{\leq}H/B<1.1$에서는 높게, $1.1{\leq}H/B{\leq}4.0$에서는 낮게 나타났다. Re=100, $0<Gr{\leq}5{\times}10^4$인 경우 수평과 수직채널에서 빔의 평균 Nusselt수 분포는 수직채널이 수평채널에 비하여 H/B=0.25에서는 높고 H/B=4.0에서는 낮으며 H/B=1.0에서는 다소 높게 나타났다. 실험으로 얻은 간섭사진의 등온선과 수치계산으로 구한 등온선이 비교적 잘 일치하여 수치해석의 타당성을 입증하였다.
Thermal energy transport in a two-dimensional horizontal and vertical channel with an isothermal rectangular beam attached to one adiabatic wall is investigated from the numerical solution of Navier-Stokes and energy equations. The solutions have been obtained for dimensionless aspect equations. The solutions have been obtained for dimensionless aspect ratios of beam, H/B=$0.25{sim}4$, Reynolds numbers, Re=$50{\sim}500$ and Grashof numbers, Gr=$0{\sim}5{\times}10^4$. The mean Nusselt number, $\overline{Nu}$ for horizontal and vertical channels shows same value at Gr=0 and increases as Gr increases and decreases as H/B increases at Re=100. $\overline{Nu}$ of vertical channel shows higher in $0.25{\leq}H/B<1.1$ and lower in $1.1{\leq}H/B{\leq}4.0$ than that of horizontal channel at $Gr=10^4$, Re=100. $\overline{Nu}$ of vertical channel shows higher in $0.25{\leq}H/B<1.1$ and lower in $1.1{\leq}H/B=1.0$ than that of horizontal channel at Re=100, $0<Gr{\leq}5{\times}10^4$. A comparison between the experimental and numerical results shows good agreement.