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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 열역학적 국소 평형상태의 가정의 타당성 및 가정에 영향을 주는 인자를 알아보기 위해 구형입자로 가득 채워진 수직 정사각 공동 내부의 자연대류현상에 대해 고찰한다. 해석을 위하여 본 연구는 BFD 모델 및 다공성 물질을 구성하고 있는 유체와 고체에 대한 두 개의 에너지 방정식이 도입하여 해석하며, 또한 공극율의 변화와 thermal dispersion 현상도 고려한다.
- 본 연구에서는 구형입자로 가득 찬 2차원 수직 정사각 공동 안에서의 자연대 류현상을 해석함으로서 열열학적 국소평형상태 적용의 타당성에 대하여 고찰하였다. 이를 위해 지배방정식을 무차원화 하였으며 얻어진 무차원 인수 즉, Rayleigh 수, Prandtl 수, 무차원 입자직경, 열전도도비를 변화 시켜 가면서 해석하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 수직정사각공동 안에서의 자연대류현상에 영향을 주는 인자들을 알아보기 위해 앞에서 주어진 지배방정식 및 경계조건을 무차원화하였다. 무차원화를 위해서 길이에 대해서는 L, 온도에 대해서는 Th-Tc, 속도에 대해서는 af/L, 압력에 대해서는 pfaj/L2 등과 같은 기준척도를 도입하였다.
가설 설정
- 2 다공성물질을 구성하고 있는 유체와 고체의 온도는 다르다.
- 그러나 그들의 연구에서 가정의 타당성에 대한 검증은 미흡한 실정이다. 다만 Amiri와 Vafai°)가 2차원 채널에서의 강제대류현상에 대해 BFD 모델을 사용하여 유체와 고체가 열역학적 국소 평형상태에 있지 않다는 가정을 도입하여 해석을 시도하였다. 그렇지만 그들의 연구에서도 열역학적 국소 평형상태 가정에 대한 검증이 대상이 아니었기 때문에, 벽면 근처에서 가정의 타당성이 만족되지 않는다는 언급이 있을 뿐 구체적인 원인이나 경향, 무차원 인수의 변화에 따른 양상 등에 대해서는 자세하게 언급이 되어있지 않다.
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