12조 온도실험 수치해석레포트

소개글

서울대학교 기계항공공학실험 2 A를 받은 레포트입니다.

목차

Ⅰ. 가정(Assumptions)
Ⅱ. Grid size : dx=dy=fin thickness=0.002m

본문내용

Ⅰ. 가정(Assumptions)
정상상태(Steady state)
에너지의 발생과 저장(Energy generation & storage) = 0
복사(radiation)에 의한 열전달은 무시한다.
단면적이 일정한 Rectangular FIn을 사용하고
Fin의 모든 면에서의 convective heat transfer coefficient, h는 같다.
온도 변화에 따른 구리의 thermal conductivity k의 변화는 무시한다.
Fin의 제원 : 100㎜×300㎜×2㎜ 의 Rectangular Fin
(재질 : pure copper ; k=401W/mK @300K)
Ⅱ. Grid size : dx=dy=fin thickness=0.002m
Ⅲ. 경계조건(Boundary Conditions) : (ambient temperature)=약 11(=284.15K), (Fin Base temperature=약 31(=304.15K), =약 23(=296.15K) from thermocouple data
는 처음(t=0)의 FIN의 온도 분포 중 유효한 것들의 평균값을 사용하였고 는 정상상태에 도달한 후 FIN의 아랫부분 온도(3분마다 측정한 온도의 차이가 미미할 때가 기준)를 사용하였고 은 반대로 윗부분 온도를 사용하였다.

<중 략>

결국 두 그래프의 비교해보면 거의 똑같다는 결론을 내릴 수 있다. 이러한 특징들은 “2D 열전달 현상의 수치해석을 1D의 현상으로 보아 계산하여도 충분히 가능하다“는 중요한 근거이다. 이제 우리는 2D의 열전달현상을 1D의 현상으로 가정할 수 있게 되었다.
좀 더 구체적으로 이 둘을 비교해보자. 1차원 해석시에는 fin의 앞 뒷면에서의 대류에 의한 공기로의 열전달을 고려한 식을 사용하였다. 그러나 2차원 해석시에는 앞뒷면의 열전달을 고려하지 않고 오직 사방의 경계조건 및 node와의 상호관계만을 고려하여 계산을 하였다. 이 부분에서, fin의 앞뒷면에서의 대류 열전달을 고려하였는가의 여부에 의해 결과적으로 큰 차이가 나타난 것이라고 생각된다. 일반적으로 대류에 의한 열전달이 가장 많이 일어날 곳은 대기와의 접촉 면적이 가장 넓은 fin의 앞 뒷면이다. 하지만 2차원 수치해석할 때에, 이에 의한 열전달을 무시하였기 때문에 커다란 차이가 발생하였다.

참고 자료

Fundametals of Heat and Mass Transfer, 4th edition, F.P.Incropedia, D.P. DeWitt, John Wiley & Sons.
서울대학교 온도실험 매뉴얼