단순화된 표시자-세포 방법으로 해석한 물방울이 자유 표면에 떨어질 때의 현상 = Analysis Using Simplifide Marker-Cell(SMAC) Method When a Droplet Drops on the Free Surface

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 단순화된 표시자-세포 방법을 사용하여 한 방울의 액체가 그릇에 담긴 액체의 자유표면 중앙으로부터 약간 왼쪽에 떨어질 때의 현상을 해석하여 타당한 결과를 얻었다. 유동의 일반적인 현상(numerical visualization)과 유선, 와도 및 압력 분포를 구하였으며 압력 분포를 제외하고는 대략적으로 대칭적인 분포를 한다고 볼 수 있다. 특히 액체 방울이 그릇의 중앙으로부터 왼쪽으로 편향하여 떨어졌기 때문에 유선 등에서는 오른쪽 영역에서 흥미로운 현상들이 발견되었는데 이것이 관연 물리적으로 타당한지, 아니면 수치적 오차나 수치 계획의 오류에서 비롯한 것인지는 앞으로 규명해야 할 문제로 생각된다. 또한 액체 방울이 컵과 같이 축대칭인 자유 표면에 떨어지거나 호수처럼 무한 크기의 자유 표면에 떨어질 때의 현상과 낙하 속도의 영향, 액체 방울 크기의 영향 등도 해석해 볼 필요가 있을 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper describes two-dimensional flow phenomna when a single droplet drops on the free surface of the fluid contained in the vessel. The marker and cell(MAC) method can successfully solve the free surface problems such as the surface wave, two droplets collision and the dropping droplet on the fluid contained vessel. The MAC method is somewhat inefficient since it solves all the primitive variavles, velocities and pressure, however the simplified marker and cell (SMAC) method, which is adopted in this study, is easy to use and its computation time is also short because it avoids solving the pressure terms directly. Both the MAC and SMAC method are characterized to be applied to the cells which constitute of thecalculation domain, and in which the massless particles exist.
Since a droplet drops on the slightly left-hand side of the vessel center in this study, the flow patterns-streamlines, vorticities and pressure dustributions-of course loose a little the symmetricity. But they are similar one another after a droplet jumps into the fluid. Especialy it is interesting that many small vorticies are found in right part of the streamlines, and that the fluid surfaces well accord with the zero pressure lines at the same time level.