Analytical solutions are obtained for the velocity and temperature distributions for steady laminar flow of an incompressible fluid in a corrugated tube with sinusoidal axial variation in the diameter. The governing equations in a transformed coordinate system are solved by regular perturbation method. The friction factors and Nusselt numbers are presented using the analytical solutions for the velocity and temperature profiles. The results are in excellent agreement with those by Chow and Soda (1972) within the applicable range of their analysis as well as numerical results. The corrugated tube shows better heat transfer performance than that of a straight tube with the same average diameter at low Reynolds numbers due to its large surface area, while that has worse performance at high Reynolds numbers due to flow separation. The analytical solutions presented in this thesis is applicable to corrugated tubes as long as the amplitude of sinusoidal variation is smaller than one tenth of the average diameter.
축 방향을 따라 지름이 정현 곡선으로 변하는 굴곡 관 내부에서 비압축성 층류 유동의 정상상태 속도분포와 온도분포의 해석해를 구하였다. 좌표가 변환된 지배방정식을 구하고 이를 섭동법을 이용하여 풀었다. 속도 분포와 온도 분포의 해석 해를 이용하여 마찰계수와 넛셀 수를 제시하였다. 그 결과는 Chow and Soda (1972)의 해석결과 뿐 만 아니라 수치해석결과와도 매우 잘 일치하였다. 본 연구의 굴곡관은 낮은 레이놀즈 수 에서는 넓은 표면적 때문에 평균 반지름이 같은 원 관에 비해 높은 열성능을 나타내지만, 높은 레이놀즈 수 에서는 유동박리 때문에 더 낮은 열성능을 나타낸다. 본 연구의 해석 해는 굴곡의 진폭이 평균반지름의 1/10 이하일 때 적용 가능하다.
