부시네스크 근사 - Boussinesq approximation for buoyancy

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부시네스크 근사는 자연대류와 같은 비등온 흐름(nonisothermal flow)을 압축성 나비아-스톡스 방정식을 사용하지 않고 풀기 위한 방법 중 하나입니다. 이 근사방법은 자연현상의 비선형성이 무시될 수 있을 만큼 밀도의 변화가 작을 때 정확한 해를 보장합니다. 부시네스크 근사에서는 밀도의 변화가 오직 부유력(Buoyancy force)에만 영향을 미치고 유동장에는 영향을 미치지 않는 다고 가정합니다. 실제적으로 부시네스크 근사는 실내 난방수, 건물 내부의 자연대류 및 산업 장치 내 고밀가스의 확산 등의 해석에 적용되고 있습니다.

 

부시네스크 근사는 컴퓨터의 계산능력이 지금처럼 발달하지 않았던 과거에는 많이 활용되었으나, 상대적으로 하드웨어와 소프트웨어의 발달로 계산비용이 과거에 비해 현저히 감소하고 있는 추세 속에서 예전만큼 많이 활용되지 않는 추세입니다. 부시네스크 근사에서는 밀도 변화가 온도변화에 의해서만 일어나며, 이 경우 밀도변화와 체적 열팽창계수 사이를 다음과 같이 근사형식으로 표현할 수 있습니다. > 부시네스크 근사 더 자세히 보기🔎

 

F029-1 : 열팽창계수 (thermal expansion coefficient)

 

위 가정을 운동방정식에 반영하면 다음과 같은 식이 됩니다.

 

F029-2

 

F029-3

 

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