태양복사에너지가 가해진 이중실린더 사이 간극에서 전도와 자연대류가 결합된 열전달 특성에 관한 연구
Study on the analysis of conduction-natural convection conjugate heat transfer in the gap between double cylinders under solar radiation
- 주제(키워드) Natural convection , Solar radiation , Concentric cylinders , Eccentric cylinders
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 지도교수 최영돈
- 발행년도 2009
- 제출일 2009-01-08
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 박사
- 학과 일반대학원 기계공학과
- 세부전공 열 및 유체공학
- 원문페이지 246 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000007205
- 본문언어 한국어
- 제출원본 000045534755
초록/요약
Although, in general, most of double cylinders used in engineering applications are heated non-uniformly, studies on the natural convection in the air layer between the cylinders have been performed only for the uniform heating so that it is difficult to apply the results to the real cases. In the present study, the effects of material property of outer cylinder and the air gap thickness between cylinders on the natural convection are investigated by computational fluid dynamics and experimental means. Namely, conduction-natural convection conjugated heat transfer in the gun and shield tube with the variation of the concentric or eccentric ratio between cylinders under solar radiation is analyzed numerically and the various predictions on the resultant thermal deformations of gun are compared to the experimental data with variation of the gap thickness of cylinders and material properties of shield tube. Results show that larger the thermal conductivity of shield tube, smaller the Nussult number variations of gun and shield tube surfaces. This is due to that balance of conduction in the cylinders and natural convection in the gap between inner and outer cylinders may increase the uniformity of the air layer temperature. High thermal conductivity of shield tube inhibits the natural convection in the air layer and there exists a gap thickness that exerts an influence critically on the thermal deformation of gun.
more목차
1. 서 론 1
1.1 연구배경 1
1.2 전차의 역사 2
1.2.1전차의 탄생 2
1.2.2 현대 전차로의 발전 4
1.2.3 우리나라 전차의 발전 8
1.2.4 전차의 정의 및 차열관 개발의 중요 16
1.3 연구동향 21
1.4 연구목적 및 내용 24
2. 수학적 분석 27
2.1 분석적 방법 27
2.2 수치적 방법 36
2.2.1 열유동 분석 36
2.2.2 태양복사에너지 45
(1) 지구-태양각 45
(2) 지방시와 태양시의 관계 47
(3) 유도태양각 49
(4) 평균 맑은 날의 태양복사 강도의 평가 54
(5) 표면에 도달하는 태양복사 56
(6) 차열관 표면에 적용한 태양복사에너지 58
2.2.3 열응력 분석 66
(1) 열응력 해석의 개요 66
(2) 열응력 해석 절차 67
2.2.4 실험적 연구 78
(1) 실험 내용 78
(2) 실험 장치와 실험 장비의 제원 81
(3) 실험 방법과 내용 85
(4) 실험 오차 87
(5) 실험 결과 88
3. 결과 및 토의 92
3.1 수치해석의 신뢰성 분석 92
3.2 차열관 두께 변화에 따른 효과 96
3.3 차열관 재질 변화에 따른 영향 104
3.4 포열과 차열관 사이 공기층 간극 변화에 따른 효과 113
3.5 포열과 차열관 사이 이심율 변화에 따른 효과 124
3.6 최적 차열관 (M5)에서 포열과 차열관 사이 공기층 간극 변화에 따른 영향 135
3.7 포열과 차열관 사이 이심율 변화에 따른 영향(M5,D10*) 146
3.8 포열과 차열관 사이 이심율 변화에 따른 영향(M5,D11*) 155
3.9 재질이 M5 에서 공기층 간극 D10*,D11* 에 따른 포열 처짐 비교 165
3.10 단일 차열관에서 순수 재질과 복합 재질 변화에 따른 영향 167
3.11 2중 차열관에서 순수 재질과 복합 재질 변화에 따른 영향 177
3.12 단일 차열관과 2중 차열관 사이의 공통점과 차이점 189
3.13 포열과 차열관 표면에서 Nussult number 효과 190
(1)공기층 간극 변화에 따른 Nussult number 효과(M1) 191
(2)차열관 재질 변화에 따른 Nussult number 효과 193
(3)이심율 변화에 따른 Nussult number 효과 196
3.14 최적화된 차열관 202
4. 결 론 203
5. 참고문헌 210
