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한국유체기계학회 한국유체기계학회 학술대회 논문집 유체기계공업학회 2007 유체기계 연구개발 발표회 논문집
발행연도
2007.11
수록면
159 - 164 (6page)

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The flow in a rotating cylinder driven by the differential rotation if its bottom endwall disk with a sinusoidal surface roughness, i.e., <SUP>z</SUP><SUB>b</SUB> = aㆍcos(2πNr) has been studied by linear theoretical analysis and numerical computation to the steady axisymmetric Navier-Stokes equations, where <SUP>z</SUP><SUB>b</SUB> denotes the height of bottom disk surface, a the wave amplitude and N the wave number of the bottom surface. From the linear analysis, analytic series solutions of the velocity field in a boundary layer near the wavy disk are secured under an assumption of mild slope, i.e., |<SUP>z</SUP><SUB>b</SUB>| < O (1). The linear solution also shows that torque characteristics are highly correlated to roughness parameter of (aN), not to wave amplitude a and wave frequency N alone of the rotating disk. Full nonlinear numerical analysis to the Navier-Stokes equations has performed and a comprehensive description is given on roughness effect of the disk to the flow fields. Qualitatively, flow dynamic ingredients of the nonlinear flow are still consistent with linear problem, i.e., all flow characteristics such as torque, primary and secondary volume flow rates and peak value of the azimuthal velocity being correlated to roughness parameter (aN). However, parametric dependence shows some deviation: flow variables depend on O((aN)²) for the linear case and O((aN)¹) for the full nonlinear case.

목차

ABSTRACT
1. Introduction
2. The Mathematical Model
3. Linear analysis (ε<<1)
4. Full-nonlinear Numerical Analysis
5. Conclusion
Acknowledgements
References

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UCI(KEPA) : I410-ECN-0101-2009-554-014761817