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본 논문에서는 경사진 직사각형 내에서 마주보는 두 벽면간의 온도차로 인한 자연대류 현상을 유한 요소법을 사용하여 해석하였다. 열 전달과 유체유동이 병행하여 일어나는 현상을 지배하는 비선형 편미분 방정식에 Boussinesq 가정을 적용하여 단순화시켜, Galerkin of weighted residual method에 의해 유한 요소식을 만들고, ...

본 논문에서는 경사진 직사각형 내에서 마주보는 두 벽면간의 온도차로 인한 자연대류 현상을 유한 요소법을 사용하여 해석하였다. 열 전달과 유체유동이 병행하여 일어나는 현상을 지배하는 비선형 편미분 방정식에 Boussinesq 가정을 적용하여 단순화시켜, Galerkin of weighted residual method에 의해 유한 요소식을 만들고, Newton-Raphson방법을 사용하여 수치적으로 계산하였다. 이 현상을 지배하는 주요변수인, Rayleigh number, Prandtl number, 종횡비, 경사각등을 변화시켜가며 유동의 형태와 온도분포를 구하였다. 또한 구하여진 온도분포로부터 평균 Nusselt number를 계산하였다. 본 논문에서 유한요소법을 사용하여 계산한 결과는 종래의 여러 유한차분법에 의한 결과 및 실험결과와 비교 검토되었다. 본 논문에서는 종횡비가 큰 경우 (H/W = 20)에 대하여 평균 Nusselt number를 경사각과 Rayleigh number에 대한 다음과 같은 관계식을 제시하였다. Nu = 0.2565 × {Ra·Cos (α-90^(˚))}^(0.18064) 45^(˚)≤α≤90^(˚) ＆ 3 × 10^(3)≤Ra≤2.5 × 10^(4) 이상의 결과에서 열전달이 있는 유체유동에 대한 해석에 있어 유한요소법의 적용은 좋은 결과를 얻을 수 있음을 보여 주었다.

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