초록 ▼

작은 interaction parameter를 갖는 해수유동에 의한 MHD추진과 중간크기의 interaction parameter를 갖는 액체금속을 이용한 MHD pump에 대하여 연구가 수행되었다. 이 두가지 유동에 대하여 압력항은 서로 다르게 무차원화 되었고, 따라서 두가지 경우에 지배방정식 및 경계조건도 서로 다르게 고려되었다. 양 전극에서 전위가 각각 주어지고 또 이에 따른 전장의 방향과 직각인 방향으로 자장이 전극주위에 걸려있는 상화에서 장방형관을 지나는 3차원, 정상, 비압축성, 자기유동에 대한 수치해석이 수행

작은 interaction parameter를 갖는 해수유동에 의한 MHD추진과 중간크기의 interaction parameter를 갖는 액체금속을 이용한 MHD pump에 대하여 연구가 수행되었다. 이 두가지 유동에 대하여 압력항은 서로 다르게 무차원화 되었고, 따라서 두가지 경우에 지배방정식 및 경계조건도 서로 다르게 고려되었다. 양 전극에서 전위가 각각 주어지고 또 이에 따른 전장의 방향과 직각인 방향으로 자장이 전극주위에 걸려있는 상화에서 장방형관을 지나는 3차원, 정상, 비압축성, 자기유동에 대한 수치해석이 수행되어졌으며 점성향을 포함하는 지배방정식이 유한체적법에 의하여 계산되었다. 해수의 유동의 경우에는 해수가 전극부분을 통과하더라도 출방향의 속도분포는 크게 변하지 않으나 액체금속의 경우에는 속도변화가 현저하여 M자 형태의 축방향 속도분포를 보이고 있다. 해수의 유동의 경우 상대적으로 전자기적 효과가 크기 않아 전극주위에서 압력이 상승하지만 관의 입구와 출구영역에서는 마찰손실이 커서 압력이 강하한다. 그러나 액체금속유동의 경우 관벽과의 마찰손실에 비해 전자기적 효과가 크므로 전극주위에서의 압력상승이 뚜렷하다. 또한 Hartmann Layer에 밀집되어 있는 횡방향의 전류의 세기도 액체금속의 경우가 더 현저하다. 본 보고서에서 제시된 3차원 수치계산은 해수의 유동을 이용한 MHD추진 뿐 아니라 중간정도 크기의 interaction parameter와 Hartmann number에서 사용되는 액체금속 MHD pump또는 flow coupler와 같은 MHD기기를 설계하고 작동시키는 데에 큰 도움이 될 것이다.

Abstract ▼

Numerical Analysis on sea-water-MHD-propulsion with a smal interaction parameter and liquid-metal-MHD-pump with a intermediate interaction parameter are carried out. For the above two cases, the ways of nondimensionalization of pressure variable are different from each other; therefore, nondimensi

Numerical Analysis on sea-water-MHD-propulsion with a smal interaction parameter and liquid-metal-MHD-pump with a intermediate interaction parameter are carried out. For the above two cases, the ways of nondimensionalization of pressure variable are different from each other; therefore, nondimensionalized equations and boundary conditions are also different from each other. Numerical investigation on steady-state, three-dimensional, incompressible, magnetohydrodynamic flows including viscosity effects are studied by finite volume method through a rectangular duct where electric field produced by the two electrods attaced to two opposite walls and magnetic field are perpendicular to each other. For sea water case, axial velocities passing the electrodes are almost same as those at the entrance. However, for liquid metal case axial velocities near the electrodes are quite different from those at the entrance, yielding M-shaped velocity profile. Here, electromagnetic effects are relatively small compared with those for liquid metal case, so that pressure rise is noticible near and within the electrodes. Near the entrance and exit regions the pressures are decreasing due to the wall frictions. For liquid metal case, electrmagnetic effects are much larger than wall friction effects; therefore pressure rise near and within the electrods are much large. Transverse currents concentrated in Hartmann layers for the liquid metal flow are more intense than those for the sea water flow. Three-dimensional numerical study carried out here can be utilized to help design and operate MHD devices such as not sea water MHD propulsion, but also liquid metal MHD pump and MHDflow coupler with an intermediate interaction parameter and Hartmann number.

목차 Contents

• 1. 서 론...7
• 1.1 연구 배경...7
• 1.2 자기 유체 유동 특성에 관한 연구 현황...8
• 1.3 MHD 추진(MHD Pump-Jet)에 관한 연구 현황...11
• 1.4 MHD 기술의 응용분야...12
• 1.5 연구 목적...13
• 2. 문제 설정...15
• 2.1 지배방정식과 경계조건...15
• 2.2 수치해법...22
• 3. 결과와 고찰...24
• 3.1 해수(해수)의 MHD추진에서의 유동장과 전기장...24
• 3.2 액체금속의 MHD pump에서의 유동장과 전기장...24
• 3.3 MHD 기기에서의 효율 계산...25
• 4. 결론...27
• 인용 문헌...44
• 논문 발표 계획...46
• 학위 배출 실적...46