근사수평 반류성층 2상유동에서의 3차원 계면파의 구조측정

Measurement of three-dimensional interfacial wave structures in nearly- horizontal countercurrent statified two-phase flow

본 연구에서는 공기와 물을 사용한 근사수평 반류성층유동에서의 계면파 구조 를 측정하였다. 3차원파 영역내의 유동조건하에서 탐침접촉법을 이용하여 계면파의 액막분포도를 구하였으며 Gauss 모델과 비교분석하였다. 또 이 분포도에서 파의 구 조와 관련된 통계치, 즉 평균액막두께, 파진폭, 파고 교란강도등을 계산하여 유동조건 에 따른 경향을 분석하였다. 본 연구와 병행하여 계면전단응력과 계면마찰계수에 관 한 실험을 수행하였는데 이 결과와 계면파 구조와의 상호연관성도 고찰하였다.

Structures of interfacial waves in nearly-horizontal countercurrent stratified air-water flow have been measured by means of a needle contact method. Based upon a statistical analysis for the liquid film distribution, statistical properties of the waves such as mean film thickness, mean wave amplitude and rms value of the wave fluctuation have been calculated. The results show that the film distribution can be described by a Gaussian probability density function for the three-dimensional wave regime. It is also indicated that the mean film thick ness and the rms value of the wave fluctuation increase as gas and liquid flow rates are increased in countercurrent two-phase flow. The dimensionless intensity of the wave fluctuation may be regarded as a function of the Froude number and the dimensionless mean film thickness.