Computations for laminar and turbulent flows through a T-branch and an experiment for the turbulent flow are presented in this study. The flow was assumed to be two-dimensional, incompressible, steady and viscous.
The laminar flow structure through a T-branch has been investigated for Re=10,100 and 1000 by numerical computations; for each Reynolds number, two different ratios of flow rates between the two branchs were considered. Recirculating flow profiles are presented in details. It was found that separation occurs at the corner of the left side angled wall for Re=100 and 1000. It was noted that a recirculation zone appears at the bottom wall for Re=1000 and flow rate ratio 0.3. The flows at the inlet and outlet of the central branching section were shown to have asymmetric velocity profiles.
Turbulent flow through a T-branch has been solved for Re=14455 and flow rate ratio 0.9339 by using a k-ε model developed by D.B.Spalding.
Computational result is compared with an experiment performed in this study. Since a hot-film sensor does not have a directional resolution, It was not possible to obtain the recirculating profiles exactly. However, the prediction and the experiment showed a reasonable agreement in qualitative structure.
More advanced techniques such as LDV system must be used in the experimental investigation on the recirculating flow region.
T자형 닥트(duct) 이음부에서의 유체흐름은 공기조화혹은 인체 혈관역학등 실제 공학적인 측면에서 그 중요성이 있는 문제이다. 그러나 현재까지도 이에 관한 상세한 연구가 이루어져 있지 못한 것으로 보인다. 따라서 본 연구는 닥트 이음부의 한형태인 T자형을 다루고 있으며 그 흐름은 다음과 같다.
유체 유입 닥트를 통해 들어온 유체는 두 방향으로 갈라져 얼마간의 유체는 그대로 같은 방향으로 계속 곧게 나가고 나머지는 유입 닥트와 직각 방향으로 갈라져 나간다. 본 연구 전체에 걸쳐 그 흐름은 2차원적, 비압축성, 정상상태, 점성유동인 것으로 가정 되었다.
층류 유동은 유체기본방정식을 차분법으로 콤퓨터를 이용하여 풀었으며 Re = 10, 100, 1000인 경우가 연구되었다. 유량의 가지 부분에서의 가름양의비 (들어온 방향으로 곧게 나가는 유량의 들어온 유량에 대한 비) 는 오른쪽 경계벽에서의 유동함수 경계 조건으로 주어져야 했으며 각Re에 대해 두가지씩의 유량 가름비가 생각되었다.
난류 유동은 전산기를 이용한것과 실험에 의한것 모두 연구되어졌다. 난류 유동은 Re = 14455 이며 한가지 유량비를 갖는 유체에 대해서만 생각했다.
실험은 하트 필름(hotfilm)장치를 써서 유속을 구했다. 전산기의 결과와 실험결과를 비교한 결과 수치적으로는 차이가 있으나 그 전체유동의 경향에 있어서 유사점을 발견할수 있었다.
