• 제목/요약/키워드: $\textsc{k}-{\varepsilon}$ turbulence model

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로켓 노즐 내의 난류유동 및 열 전달에 관한 수치 해석적 연구 (Numerical Study on Turbulent Flow and Heat Transfer in the Rocket Nozzle)

  • 배주찬;이태호;강신형
    • 한국추진공학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.73-81
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    • 1997
  • 질량가중평균의 완전 Wavier-Stokes 방정식, 압축성 난류유동에 대한 Morkovin의 가설, $\textsc{k}$-$\varepsilon$ 난류모델, 압력구배와 벽열전달과 압축성의 효과를 고려한 벽함수 모델, Karki의 수치해석기법 등을 사용하여 로켓노즐 내의 난류유동 및 열 전달을 수치해석하고 Back 등의 실험 결과와 비교하였다.

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가로흐름 수성으로 방출되는 2차원 온배수 난류모형 (A Two-dimensional Turbulence Model for the Thermal Discharge into Crossflow Field)

  • 최흥식;정경태;소재귀;이길성
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.91-98
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    • 1993
  • 본고는 정상류 가로흐름이 존재하는 천해역으로 방출되는 온수의 거동 예측을 위한 2차원 난류모형 개발을 기술한다. 모델 기본방정식은 수심적분된 연적 및 운동방정식, 에너지보존 방정식이 사용되며, SIMPLE로 알려진 교치기법으로 적분된다. 난류운동량 및 열확산항은 2차원 $ extsc{k}$-$\varepsilon$ 방정식으로부터 결정된다. 기존 실험결과와의 비교에서 천수역 Near-field 해역내 난류현상 재현에 유망한 기법임이 확인되었다.

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연안 해수유동에 관한 3차원 난류모형의 비교평가 (Comparative Evaluation of Three-dimensional Turbulence Models in Coastal Region)

  • 정태성
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제8권3호
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    • pp.256-267
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    • 1996
  • 연안 해수유동에 관한 3차원 수치모형의 적용에서 연직 과점성계수의 정확한 산정은 매우 중요하다. 본 연구에서는 연안 해수유동 계산시 널리 사용되고 있는 연직 과점성계수 산정방법들을 정상 개수로 흐름과 비정상류인 조류의 해석에 적용하여 수리실험자료와 비교평가하였다. 계산결과에 의하면, 정상류에 대해서는 비교된 모든 모형이 실험치와 대체로 일치하는 양호한 결과를 보였다. 그러나, 비정상류인 조류에 대해서는 난류 수송 방정식을 해석하는 2-방정식과 1-방정식 난류모형들은 대체로 실험치와 일치하는 결과를 주었으나, 0-방정식 모형은 난류의 수송현상을 제대로 고려하지 못하여 위상에서 실험치와 많은 차이를 보였다.

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쇄파대에서 정현파의 쇄파 (Wave Breaking of Sinusoidal Waves in the Surf Zone)

  • 황종길;김영택;조용식
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제37권6호
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    • pp.461-466
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    • 2004
  • 본 연구에서는 쇄파대에서 정현파의 쇄파에 대해 수리모형실험과 수치모형실험을 수행하였으며, 두 실험결과를 비교하였다. 수치해석 모형에서는 Reynolds 방정식을 지배방정식으로 사용하고 난류해석을 위해 $textsc{k}$-$\varepsilon$ 모델을 적용하였으며, 자유수면변위를 추적하기 위해 VOF기법을 사용하였다. 수리모형실험과 수치모형실험 모두 동일한 수심과 주기를 가질 경우, 입사파의 파고가 커질수록 쇄파발생 지점이 경사시작 지점으로부터 가까운 위치로 이동하는 경향을 보였다. 또한, 쇄파발생시 파고비(H/H$_{0}$)는 동일한 수심과 파고를 가질 경우, 주기가 커질수록 증가하는 경향을 보였다.

단면의 폭이 증가하는 $180^\circ$ 곡덕트 내 난류유동의 수치해석적 연구 (Numerical Study on the Turbulent Flow in the $180^\circ$ Bends increasing Cross-sectional Aspect Ratio)

  • 김원갑;김철수;최영돈
    • 설비공학논문집
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    • 제16권9호
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    • pp.804-810
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    • 2004
  • This paper reports the characteristics of the three dimensional turbulent flow by numerical method in the 180 degree bends with increasing cross-sectional area. Calculated pressure and velocity, Reynolds stress distributions are compared to the experimental data. Turbulence model employed are low Reynolds number $textsc{k}$-$\varepsilon$ model and algebraic stress model(ASM). The results show that the main vortex generated from the inlet part of the bend maintained to outlet of the bend and vortices are continually developed at the inner wall region. The distribution of turbulent kinetic energy along the bend are increase up to 120$^{\circ}$ because of increment of cross-sectional area. Secondary flow strength of the flow is lower about 60% than that of square duct flow.

과냉수에서의 증기응축제트에 대한 해석적 연구 (An Analytical Study on the Condensation of Submerged Vapor Jets in Subcooled Liquids)

  • 김기웅;이계복;김환열
    • 에너지공학
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    • 제8권2호
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    • pp.333-340
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    • 1999
  • 과냉수에서의 난류 증기응축 제트에 대한 수치해석 연구가 수행되었다. 증기와 과냉수 사이에 국부 균질유동을 가정하고 난류 특성은 난류 확산화염에서 사용되는 $textsc{k}$-$\varepsilon$-g 모델을 사용하여 증기응축 유동 현상에 대한 물리적 모델을 제안하였다. 즉, 난류는 난류 운동 에너지와 운동 에너지 소멸률로 모사되고 증기와 과냉수의 혼합률비에 대한 평균값과 변동량에 대한 미분 방정식을 추가하여 직접 풀고 혼합률비에 확률분포 함수를 적용하여 열역학 변수의 평균값을 구한다. 증기 질량 유속, 과냉수 온도와 노즐 직경을 변화시키며 증기응축제트의 특성을 해석하였다. 본 해석에 사용된 모델을 평가하기 위해 기존의 실험 데이터를 사용해서 수치해석 결과와 실험치를 비교하여 만족할 만한 결과를 얻었다.

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평면벽면분류의 유입경계조건을 가지는 개수로 유동에 관한 수치적 연구 (A Numerical Study on the Open Channel Flow with Plane Wall Jet Inlet Boundary Condition)

  • 설광원;이상룡
    • 대한기계학회논문집
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    • 제13권2호
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    • pp.287-298
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    • 1989
  • 본 수치적 해석에서는 H$_{w}$/H$_{g}$의 비가 5.0~16.7의 범위에서 수행된 실험결과를 바탕으로 기존의 k-.epsilon. 난류모델을 사용하여, 고려하고자 하는 변수, 즉 유입유속, 입구 게이트의 높이, 수위, 배플의 유.무등에 따라서 액체의 유동형태가 어떻게 변하는가를 살펴 보고자 한다.다.

터널화재에서 환기속도와 backlayer의 길이변화 (The Change of Backlayer Length with the Ventilation Air Velocity in the Tunnel Fire)

  • 김성준;이민규
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제17권3호
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    • pp.50-54
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    • 2003
  • 본 연구는 도로 터널 화재 발생 시 연소가스의 backlayer현상을 수치실험하고 그 결과를 분석하였다. 상업용 열 유체해석코드인 PHOENICS를 사용하여 정상상태의 열 유동현상을 수치해석하였으며 환기용 공기속도를 독립변수로 하고 종속변수는 backlayer의 길이로 하였다. 수치해석에 사용한 난류모델은 $textsc{k}-\varepsilon$ 모델을 사용하였고 Hybrid 차분법을 사용하고 질량 잔류값을 수렴조건으로 사용하였다. 수치실험 결과 backlayer의 길이가 환기 속도에 반비례하여 감소하고 backlayer가 발생하지 않는 임계 환기속도가 있음을 확인 할 수 있었다. 또한 연소가스의 수직방향 성층화로 터널하부에 승객이 대피할 수 있는 공간이 존재함을 확인 할 수 있었다.

Numerical Analysis of Plume Characteristics and Liquid Circulation in Gas Injection Through a Porous Plug

  • Choi, Choeng-Ryul;Kim, Chang-Nyung
    • Journal of Mechanical Science and Technology
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    • 제14권12호
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    • pp.1365-1375
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    • 2000
  • Two phase flows have been numerically calculated to analyze plume characteristics and liquid circulation in gas injection through a porous plug. The Eulerian approach has been for formulation of both the continuous and dispersed phases. The turbulence in the liquid phase has been modeled using the standard $textsc{k}$-$\varepsilon$ turbulence model. The interphase friction coefficient has been calculated using correlations available in the literature. The turbulent dispersion of the phase has been modeled by the "dispersion Prand시 number". The predicted mean flows is compared well with the experimental data. The plume region area and the axial velocities are increased with the gas flow rate and with the decrease in the inlet area. The turbulent intensity also shows the same trend. Also, the space-averaged turbulent kinetic energy for various gas flow rates and inlet areas has been obtained. The results are of interest in the design and operation of a wide variety of materials and chemical processing operations.

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난류침투가 사각단면 T분기관 내 누설유동에 의해 발생한 열성층 현상에 미치는 영향 (The Effect of Turbulence Penetration on the Thermal Stratification Phenomenon Caused by Leaking Flow in a T-Branch of Square Cross-Section)

  • 홍석우;최영돈;박민수
    • 설비공학논문집
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    • 제15권3호
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    • pp.239-245
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    • 2003
  • In the nuclear power plant, emergency core coolant system (ECCS) is furnished at reactor coolant system (RCS) in order to cool down high temperature water in case of emergency. However, in this coolant system, thermal stratification phenomenon can occur due to coolant leaking in the check valve. The thermal stratification produces excessive thermal stresses at the pipe wall so as to yield thermal fatigue crack (TFC) accident. In the present study, effects of turbulence penetration on the thermal stratification into T-branches with square cross-section in the modeled ECCS are analysed numerically. $textsc{k}$-$\varepsilon$ model is employed to calculate the Reynolds stresses in momentum equations. Results show that the length and strength of thermal stratification are primarily affected by the leak flow rate of coolant and the Reynolds number of the main flow in the duct. Turbulence penetration into the T-branch of ECCS shows two counteracting effects on the thermal stratification. Heat transport by turbulence penetration from the main duct to leaking flow region may enhance thermal stratification while the turbulent diffusion may weaken it.