종횡비에 따른 공동형상 내부에서의 혼합특성에 관한 수치적 연구

Abstract

본 연구에서는 유한차분법(FDM)을 적용한 혼성 격자볼츠만 방법(HLBM)을 이용하여 직사각 형태를 갖는 공동형상 내 혼합특성에 대하여 수치적으로 연구하였다. 유동장은 다중 완화시간을 적용한 격자볼츠만 방법(LB-MRT)을 사용하였으며, 농도장은 두 물질의 질량은 같고 두 물질 사이의 상호작용이 없다고 가정한 Passive Scalar 방법을 사용하였다. 먼저, 정사각형과 종횡비가 2인 직사각형의 공동형상내 유동해석 결과를 기존의 신뢰성 있는 연구결과와 비교하여 HLBM의 신뢰성을 검토하였다. 이를 토대로 다양한 종횡비를 갖는 공동형상에서 Pe수를 변화시키며 공동형상 내부에서의 혼합특성과 물질전달 형태에 대하여 파악하였다.

This study numerically examined the mixing characteristics of rectangular cavity flows by using the hybrid lattice Boltzmann method (HLBM) applied to the finite difference method (FDM). Multi-relaxation time was used along with a passive scalar method which assumes that two substances have the same mass and that there is no interaction. First, we studied numerical results such as the stream function, position of vortices, and velocity profile for a square cavity and rectangular cavity with an aspect ratio of 2. The data were compared with previous numerical results that have been proven to be reliable. We also studied the mixing characteristics of a rectangular cavity flow such as the concentration profile and average Sherwood number at various Pe numbers and aspect ratios.