Baffle이 부착된 평판사이유동의 유동불안정성
 
 
 
*Baffle이 부착된 평판사이 유동의 유선(Streamlines) 및 등압선(Pressure contours).

*Number of grid points: 96 * 96

*Re (Reynolds number) = 130

 
 
연구비 지원기관: 한국학술진흥재단
책임연구원: 양경수
연구조원: 황종연 ,황인상
 
본 연구에서는 평행한 두 평판사이에 상하대칭의 날카로운 2차원 장애물이 주기적으로 부착되어 박리가 수반되는 유동에 대하여, 주불안정성(primary instability) 및 이차적 불안정성(secondary instability)의 DNS를 이용한 전산해석을 수행하였다. 얻어진 계산 결과는 같은 유동형상에 대한 Roberts의 실험결과와 잘 일치되었다. 본 연구에서 고려되는 유동형상에서의 유동불안정성 연구의 목표는 다음과 같은 두가지 점으로 요약될 수 있다. 첫째는 학문적인 측면에서 볼때 2차원 channel유동에서의 유동불안정성은 임계 레이놀즈 수 이상에서의 bifurcation에 의해 설명되어 왔지만 더 높은 레이놀즈 수에서 발생하는 3차원 유동과 그에 따른 chaotic 상태로의 발전에 대한 해석적 연구는 매우 드물다. 유체역학에서의 bifurcation은 하나의 안정된 정상상태 (stable steady state)에서 다른 안정된 정상상태로 이동하는 Fold bifurcation과 하나의 안정된 정상상태에서 비정상 이지만 주기적인(unsteady periodic) 상태로 이동하는 Hopf bifurcation등의 두가지 종류가 주로 관찰된다. 특히 유동형상이 대칭인 경우의 fold bifurcation은 대칭 정상상태(symmetric steady state)에서 비대칭 정상상태 (asymmetric steady state)로의 변화이다. 본 연구에서 고려되는 유동 형상은 2차원 channel 유동의 일종으로서 임계 레이놀즈 수이상에서 Hopf bifurcation이 발생하고 더 높은 레이놀즈 수에서는 3차원 유동으로 발전하여 chaotic 상태가 됨이 Roberts의 실험으로 관찰되었다. 본 연구에서는 실험에서 관찰된 Hopf bifurcation의 존재를 통해 본 연구에서 사용될 3차원 비정상 Navier-Stokes solver를 검증하고 더 나아가 3차원 유동발생을 설명할 이차적 불안정성의 존재여부를 밝히고자 함이 주된 연구목표이다. 둘째는 응용적인 측면에서 볼때 본 연구에서 고려되는 유동형상은 열 교환기나 난류증폭기(turbulence enhancer), 또는 와류발생기(eddy generator) 등에서 흔히 발견되는 형상으로서 고해상도의 수치해석을 통해 이러한 기기들의 성능향상을 도모하기 위한 유동불안정성과 천이과정의 자세한 유동정보를 제공함이 또다른 목표이다
 
관련논문:Kyung-Soo Yang, Numerical investigation of instability and transition in an obstructed channel flow , 2000, AIAA Journal, Vol. 38, No. 7, pp. 1173-1178.