초록
본 연구에서는 수평 가공층의 하부에서 가열하고 상부에서 냉각하는 자연대류현상을 Brinkman-Darcy 방정식을 이용하고 하부 경계면에서 상부 경계면으로 균일한 관통류가 있을 경우를 고려하여 수직 관통류가 자연대류에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 관통류가 없을 경우의 임계 Rayleigh수와 있을 경우의 임계 Rayleigh수를 비교하였다. 또, 일정한 Rayleigh수에서의 관통류의 세기에 따른 Nusselt수, 등온선의 형태, 유동현상의 변화를 고찰하였다. 이와 같은 연구를 하기 위해 수치 해석적 연구로는 2차원 비정상 유동으로 가정하고 유한차분법(FDM)을 이용하였으며, 실험적 연구에서는 수치해석상의 결과를 검증하기 위해 액정(Liquid Crystal)을 시험체적 앞면에 부착하여 관통류의 세기에 따른 온도장의 재 분포를 가시화 하였다. 결론적으로 관통류는 순수 자연대류상에서의 온도장의 형태를 크게 변화시키고, 관통류의 세기가 강해짐으로써 대류 열전달의 불안정성이 감소함을 알 수 있었다. 또, Nusselt수를 구함으로써 대류열전달의 강도를 추정할 수 있었다.
This paper investigated the vertical throughflow effects on natural convection due to heating from below in horizontal porous layer. The motion of the fluid in the porous layer is governed by Brinkman-Darcy equation. And compared Critical Rayleigh number in case of throughflow with no throughflow. Investigated Nusslet number, isothermalline and flow with the variation of the strength of throughflow in a constant Rayleigh number. In the numerical analysis, flow is assumed to be two-dimensional and unsteady. The numerical scheme used is a finite-difference method. In the experimental study, Temperature distribution was measured by use of Liquid Crystal film. As a results, indicated that throughflow influences largely on the temperature field and as the strength of throughflow increased, unstability of natural convection decreased. Also it could predict the strength of natural convection with the measured Nusselt number.