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초음파 유속분포계에 의한 자성유체 유동의 가시화

전문가 제언: ○ 유체의 유동현상은 대부분 복잡한 형상으로 난류유동이며, 이러한 난류 또는 와류에 대한 유동현상을 정확하게 이해하고 그 결과를 토대로 해당 유동의 효과적인 제어방법을 개발하는 것은 공학적 측면에서 매우 중요하다. 예를 들면 항공기, 자동차, 선박과 같은 수송기계 주위의 유동상태는 그 기계의 성능에 결정적 영향을 준다. 또한 내연기관의 공기와 연료의 혼합유동은 연소기의 효율에 큰 영향을 미친다.

○ 이러한 유체유동 특히 와류유동에 대한 거동을 해석하고 제어하는 방법이 학계나 산업계에서 실제로 수학적 모델링이나 계측으로 실측하는 방법 등이 연구되고 있다. 그러나 금속유체(수은, Na 등) 및 자성유체에 대한 유체의 유동해석은 유체의 불투명성 및 자장의 영향을 받기 때문에 광학식(예: laser doppler velocimetry) 또는 전자식 측정방법으로는 유체유동에 대한 해석이 어려운 경우가 많다.

○ 따라서 불투명 유체나 자성유체를 측정할 수 있는 초음파 유속분포 측정방법(ultrasonic velocity profile method)이 유체유동 측정에 많이 이용되고 있다. 특히 와류유동 해석에서 유체분포의 가시화, 와류 모드의 제어 및 자장이나 Raynold 수에 의한 변이 모드 해석이 안정성 해석에서 중요하다.

○ 국내에서도 와류유동에 대한 연구가 학계나 연구계를 중심으로 연구되고 있으나 아직은 미흡한 실정이다. 이 글의 회전동축 이중원통간 유동장에서 아스펙트 비가 작은 자성유체 Taylor-Couette 와류유동에 대한 해석은 이 분야의 국내 연구에도 좋은 참고가 될 것으로 사료된다.

저자: Hiroshige KIKURA, Masanori ARITOMI
자료유형: 학술정보