덕트 축 방향 공기 연령(age-of-air) 분포 벤치마크에 대한 Boreas 해석 결과 검증입니다. 균일유속 플러그 유동(U = 0.1 m/s) 덕트, 길이 L = 4 m, 인렛에서 나이 τ(0) = 0.

이론해

공기 연령은 "인렛 유입 이후 경과 시간"으로 정의되는 species로, 인렛 농도 0 · 소스항 1 [s/s](= 시간이 흐른 만큼 나이가 쌓임)로 모델링됩니다(d0005). 균일유속 플러그 유동 에서는 이류만으로 나이가 이동거리에 비례해 쌓이므로:

τ(x) = x / U

U = 0.1 m/s이므로 x = 0.05 m → τ = 0.5 s, x = 3.05 m → τ = 30.5 s 등 — 아래 표의 Theoretical 열과 정확히 일치합니다. 덕트 끝(x = L = 4 m)에서의 공칭 나이는 τ_out = L/U = 40 s.

케이스 설정

덕트 축 방향 공기 연령 분포 개략도 — U=0.1 m/s, L=4 m, 측정점 x=0.05/1.05/2.05/3.05 m

결과

덕트 축 방향 공기 연령 분포 해석 결과

참고: 이 이미지도 CO2 이송 문서와 마찬가지로 컬러바 범례만 담고 있고 실제 덕트 형상 위의 나이 분포 렌더링이 빠져 있습니다 — 원본 스크린샷 자체의 문제이니 재작업이 필요합니다.

덕트 축 방향 공기 연령에 대한 Boreas 해석 결과와 이론해 비교

Boreas 결과가 위 이론해 τ(x) = x/U 직선과 거의 완전히 겹치고, 아래 표의 4개 측정점 모두 상대오차 0.3% 이내로 나와 정량적으로 검증됩니다.