정지해 있는 구내부의 공기를 표면에서 가열하는 경우 밀도차에 의한 비정상상태 자연대류현상을 규명하기 위하여 유동방정식인 Navier-Stokes식에 Boussinesq의 가정을 도입하고, stream function과 vorticity를 이용하여 에너지식과 함께 차분화한후 축대칭인 경우에 대한 수치모사실험을 행하였다. 수치실험결과 implicit와 explicit형의 차분법을 혼합한 유한차분법이 구형좌표계에도 효과적으로 적용됨을 확인하였고, streamline과 등온선으로부터 시간경과에 따른 유동및 전열현상을 자세히 관찰할 수 있었다. 본 연구는 축대칭의 3차원모델을 성공적으로 모사하였다는데 의의가 크며 복잡한 시스템의 해석에 기초연구가 되리라고 기대된다.

Unsteady natural convection phenomena of air in a sphere heated suddenly from the outer surface were studied numerically for the axisymmetric cases. Boussinesq approximation was applied to the equations of motion which described the buoyant circulation of air in the sphere, and the solution method was based on the stream function-vorticity approach. Numerical simulation of the unsteady convection was accomplished and presented by using the mixed finite difference schemes which proved efficient for the spherical coordinate systems as well.