액체가 차있는 원통 용기를 회전 시킨 후 바닥 중앙에 위치한 원형 배수구로 액체를 배수시키면 공기 기둥이 형성된다. 공기기둥이 발생하면, 배수 유량이 감소하고 배수 시간도 지연된다. 본 연구에서는 공기기둥 형성과 배수과정 중의 용기내부의 유동특성을 수치해석 방법으로 관찰하였다. 다양한 격자계와 시간차분방법을 적용하였고 적합한 방식을 얻기 위해 실험결과와 비교하였다. 여러 위치에서의 축방향, 반경방향, 원주방향 속도 성분들의 분포를 시간대 별로 나타내었고, 속도 벡터와 유선 분포 도시를 통하여 내부 유동 구조를 분석하였다.
An air core is generated during draining through an axisymmetrically placed circular orifice after rotating a cylindrical tank filled with a liquid. If an air core is generated, the draining flow rate decreases and the draining time increases. In this study, the process of the formation of the air core and internal flow characteristics in a cylindrical tank are studied by numerical methods. Several methods are used in the analysis, and the results are compared with experimental results to obtain the appropriate scheme. Axial, radial, and swirl velocity profiles on a variety of heights are shown graphically, and the internal flow structure is analyzed from the velocity profiles, the vector plot, and the stream function distribution.
