본 연구에서는 미세 간극을 지나는 압축성 내부 유동 문제에 대해 간략화된 축대칭 모형을 제안하였다. 수치 해석과 실험을 통하여 미세 간극에 의해 형성되는 고리 모양의 좁은 단면을 지나서 아음속 유동이 가속되어 발생하는 초킹 현상을 관찰하였다. 질량 유량과 차압 사이의 관계를 구하고, 대응되는 실험 결과와 비교하여 수치 결과의 타당성에 대해 논하였다. 또한 축대칭 압축성 Navier-Stokes 방정식의 수치해석을 통하여 초킹 이후의 초음속 제트 유동장의 형성 및 이의 회절을 가시화하였다. 본 연구를 통하여 자동차 동력계의 밸브 등 많은 응용 분야를 지닌 미세 간극의 축대칭 압축성 유동에 대한 물리적 이해를 확대하였다.
In this study, a simplified axisymmetric model is proposed for the problem of compressible internal flow past a microgap. Using numerical and experimental methods, the phenomena of choked flows are observed; these flows are induced by the acceleration of subsonic flows past the narrow cross-section of an annular shape made by a microgap. The relation between mass flow rate and differential pressure is obtained, and by comparing the result with experimental results, the reliability of the numerical results is discussed. The generation of a supersonic jet flow and its diffraction are visualized by performing the numerical analysis of axisymmetric compressible Navier-Stokes equations. This investigation greatly extends the physical understanding of the axisymmetric compressible flow, which has a wide range of engineering applications, e.g., in the case of valves in automotive power systems.
