Comparison of Numerical Methods on Heat Transfer in a Rod with Second Order-Boundary Value Problem

이차 경계문제를 가지는 봉의 열전달에 대한 수치해석적 비교

  • 김명준 (군산대학교 동력기계시스템공학과) ;
  • 채규훈 (군산대학교 동력기계시스템공학과)
  • Received : 2010.04.14
  • Accepted : 2010.09.09
  • Published : 2010.10.31

Abstract

본 연구는 수정 오일러 법칙을 이용한 봉의 열전달문제를 엄밀해와 수치해를 수치해석적 해법을 이용해 비교한 것이다. 경계조건으로는 열전도 및 대류가 동시에 존재하는 경우의 모델을 가정하여 계산하였고, 봉의 길이가 원주방향에 비해 상당히 길다고 가정하여 1차원으로 지배방정식을 정리하여 2차 상미분방정식을 유도하여 계산을 수행하였다. 계산을 수행한 결과 적절한 초기 추측값인 ${\beta}$값을 정의하면 오일러의 방정식으로도 충분히 만족할만한 결과를 얻을 수 있다는 것을 알았고, 지수함수 형태의 유도 상관식이 엄밀해와 ${\pm}1%$ 범위 내에서 일치한다는 결과를 얻었다.

Keywords

References

  1. Gerald C. F., "Applied numerical analysis", Addison-Wesley, Reading, MA, 1978.
  2. Hoffman J. D., "Numerical methods for engineers and scientists", McGraw-Hill, New York, 1992.
  3. Kikuchi N., "Finite element methods in mechanics", Cambridge, 1986.
  4. Tabata M., "A finite element approximation corresponding to the upwind finite differencing", Mem. Numer. Math., Vol. 4, pp. 47-63, 1977.
  5. Chorin A. J., "Numerical simulation of the Navier-Stokes Equations", Math. Comp., Vol. 22, pp. 745-762, 1968. https://doi.org/10.1090/S0025-5718-1968-0242392-2
  6. Kim M. J., "Laminar convective heat transfer from a horizontal flat plate of phase change material slurry flow", Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol. 29, No. 7, pp. 779-784, 2005.
  7. Kim M. J., "Mass and heat transfer characteristics of vertical flat plate with free convection", Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol. 29, No. 7, pp. 729-735, 2005.
  8. Sunderland J. E., and Johnson K. R., "Shape factors for heat conduction through bodies with isothermal or convective boundary conditions", Trans. ASHRAE, Vol. 10, pp. 237-241, 1963.
  9. Inaba H., Kim M. J. and Horibe A., "Heat transfer characteristics of latent microcapsulewater mixed slurry flowing in a pip with constant wall heat flux(numerical analysis)", Trans. JSME, Vol. 68, No. 665, B, 2002.