• 제목/요약/키워드: $k-{\varepsilon}$ 난류모델

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난류에 의해 야기되는 이차유동 예측성능에 대한 비선형 κ-ε 난류모델의 평가 (Evaluation of Nonlinear κ-ε Models on Prediction Performance of Turbulence-Driven Secondary Flows)

  • 명현국
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제27권8호
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    • pp.1150-1157
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    • 2003
  • Nonlinear relationship between Reynolds stresses and the rate of strain of nonlinear k-$\varepsilon$models is evaluated theoretically by using the boundary layer assumptions against the turbulence-driven secondary flows in noncircular ducts and then their prediction performance is validated numerically through the application to the fully developed turbulent flow in a square duct. Typical predicted quantities such as mean axial and secondary velocities, turbulent kinetic energy and Reynolds stresses are compared with available experimental data. The nonlinear k-$\varepsilon$ model adopted in a commercial code is found to be unable to predict accurately duct flows with the prediction level of secondary flows one order less than that of the experiment.

2-방정식 난류모델을 이용한 정사각주 주위 비정상 난류 유동의 예측 (Prediction of Unsteady Turbulent Flow over a Square Cylinder using Two-Equation Turbulence Models)

  • 이상산
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 1995년도 추계 학술대회논문집
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    • pp.31-36
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    • 1995
  • 비유선형의 물체 주위의 유동은 정체유동, 경계층 박리 및 주기적 와열 생성 등의 복잡한 유동현상이 공존한다. 본 연구에서는 비교적 단순한 형상인 정사각주 주위의 비정상 난류 유동을 2-방정식 와점성 난류모델인 표준 $k-{\varepsilon}$ 모델과 RNG $k-{\varepsilon}$ 모델을 이용하여 예측할 수 있는지를 검증하였다. 정교하게 수행된 최근의 실험과 대와류모사(LES)의 결과를 검증을 위한 비교의 자료로 삼았다. 적절한 난류모델의 선정과 더불어 시간 정확도, 공간 정확도 및 대류항 처리법 등이 해석결과에 미치는 영향도 살펴보았다. 기존의 표준 $k-{\varepsilon}$모델은 정체점 부근에서 난류 운동에너지를 과도하게 생성하는 근본적인 문제점 때문에 실험 및 LES의 결과를 제대로 예측할 수 없었다. 난류운동에너지의 초과 예측에 따른 운동량의 과도한 혼합으로 인해, 항력계수 및 양력계수의 비정상성 뿐 아니라 평균 항력계수도 부정확하게 예측하였다. RNG $k-{\varepsilon}$ 모델을 사용한 경우에는 정체점 주위 유동현상의 예측이 상당히 향상되어 항력계수 및 양력계수의 평균치, 진폭 및 비정상성의 주기 등을 정확하게 예측하는 것이 가능하였다. 그러나 이 경우에도 예측의 정확도가 시간 증분과 격자의 크기 및 대류항 처리법등에 영향을 받으며, 특별히 대류항 처리법에 상당히 민감하게 변하는 것을 알 수 있었다. 향상된 유동예측은 RNG $k-{\varepsilon}$ 모델의 난류에너지 소산율 방정식의 개선된 항이 과도하게 생성된 난류에너지를 정체점 부근에서 제거하기 때문에 가능하다는 것을 알 수 있었다.의 20세 이하 골절 및 탈구가$30.3\%까지 감소하게되어 년도가 증가함에 따라 청장년 층에 비하여 소아골절 및 탈구가 전체적으로 감소하는 경향을 보였다. 스키골절의 부위별 발생빈도는 1990년 이전까지 하지골절 및 탈구가 많았으나 이후 점차 상지의 골절 탈구가 증가하였다 하지에서 가장 많은 골절은 경골 골절이었으며, 경골골절은 회전력에 의한 나선형골절이 $76.5\%로 가장 많았고 년도에 따른 변화는 보이지 않았다. 스키손상의 발생빈도는 초기에 비하여 점차 감소하는 경향을 보였으며, 손상의 특성도 부위별, 연령별로 다양한 변화를 나타내었다.해가능성을 가진 균이 상당수 검출되므로 원료의 수송, 김치의 제조 및 유통과정에서 병원균에 대한 오염방지에 유의하여야 할 것이다. 확인할 수 있었다. 이상의 결과에 의하면 고농도의 유기물이 함유된 음식물쓰레기는 Hybrid Anaerobic Reactor (HAR)를 이용하여 HRT 30일 정도에서 충분히 직접 혐기성처리가 가능하며, 이때 발생된 $CH_{4}$를 회수하여 이용하면 대체에너지원으로 활용 가치가 높은 것으로 판단된다./207), $99.2\%$(238/240), $98.5\%$(133/135) 및 $100\%$ (313)였다. 각각 두 개의 요골동맥과 우내흉동맥에서 부분협착이나 경쟁혈류가 관찰되었다. 결론: 동맥 도관만을 이용한 Off pump CABG를 시행하여 감염의 위험성을 증가시키지 않으면서 영구적인 신경학적 합병증을 일으키지 않았고 좋은 혈관 개존율을 보여주었다. 따라서 동맥 도관을 이용한 Off pump CABG는 관상동맥의 협착의 정도에 따라 효율적으로 시행

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난류모델에 따른 건물주위의 유동 예측 (A Prediction of the Flow Characteristics around Buildings with the Turbulent Models)

  • 이승호;여재현;허남건;최창근
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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    • pp.168-171
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    • 2008
  • In the present study, turbulent flows around cubic and L-shape buildings were simulated numerically. Standard ${\kappa}$-$\varepsilon$, RNG ${\kappa}$-$\varepsilon$, LES turbulence models were adopted for the present simulation. The wind pressure coefficients from these results were compared with the available experimental data. The result of RNG ${\kappa}$-$\varepsilon$ and LES turbulent models gave better prediction than that of standard ${\kappa}$-$\varepsilon$ turbulent model which is widely used in the turbulent flow simulation.

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난류모델을 이용한 개수로 급축소부 흐름의 수치해석 (A Numerical Analysis of Flow through Open Channel Constrictions using Turbulence Model)

  • 최흥식
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제30권3호
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    • pp.201-210
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    • 1997
  • $textsc{k}$-$\varepsilon$난류모델을 이용한 개수로 급축소부 흐름의 해석을 위한 수치모형을 개발하였고, 그 수치실험결과는 실험결과와 잘 일치하였다. 이는 난류모델에 의한 적절한 난류 와점성계수의 산정이라 생각된다. 유함수 및 유속분포의 분석을 통한 축소부 통과후 급변화 흐름의 수리특성을 분석하였고, 또한 난류 와점성계수의 분포를 분석하였다. 따라서 천수방정식의 점성항에 경험적인 유효점성계수의 도입보다는 흐름의 양상과 장소에 따라서 변화하는 난류와점성계수의 산정에 의한 급변화흐름의 해석이 필요하다.

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가로흐름 수역으로 방출되는 3차원 온배수 난류모형 (A Three-Dimensional Turbulence Model far the Thermal Discharge into Cross-Flow Field)

  • 이남주;최흥식;허재영
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제7권2호
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    • pp.148-155
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    • 1995
  • 가로흐름이 존재하는 무한수역으로 방출되는 표면 온배수에 의한 온도장 예측을 위하여 k-$\varepsilon$ 난류모델을 이용한 근해역 3차원 온배수 수치모델을 개발하였다. 개발된 모델에 의한 수치실험 결과는 다소 제한적이긴 하나, 실험결과 자료와 비교적 잘 일치하였다. 3차원 온배수 난류모델의 적용을 통해 가로흐름과 상호작용은 물론 수심적분 2차원 수치모델에서 해석이 곤란한 온배수 확장에 따른 성층화 현상, 부력에 기인된 횡방향의 중력확장 및 제트 저면에서의 포획연행 현상을 잘 나타내었다.

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점탄성 유체해석용 RANS 기반 난류 모델 개발 및 검증 (Development and Evaluation of RANS based Turbulence Model for Viscoelastic Fluid)

  • 노경철
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권3호
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    • pp.545-550
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    • 2017
  • 대동맥이나 협착된 경동맥에서는 심장수축기에 간헐적으로 난류현상이 발생하고 있으며, 혈액의 점성특성으로 인해 기존 난류모델로는 정확한 해석이 어려운 실정이다. 혈류는 점탄성 유체의 성질을 가지고 있어 유체의 전단 변형률 증가에 따라 점도가 감소하는 점탄성 유체이며, 이러한 점탄성 유체는 난류 유동시 저항 감소 현상이 발생한다. 기존의 난류해석 모델들은 점성변화가 없는 뉴턴 유체에 적합한 모델들이 대부분이기 때문에, 점탄성 유체의 저항 감소 현상을 고려한 비뉴턴 유체 해석에 적합한 난류 모델개발이 필요하다. 본 논문은 난류 모델 가운데 수렴성이 좋고 해석시간이 짧은 표준 $k-{\varepsilon}$ 모델을 기반으로 저항 완충 함수를 이용하여 비뉴턴 유체의 저항감소 현상을 해석할 수 있는 수정된 난류모델을 제시하였으며, 이를 기존 난류모델들과 비교하여 제시된 난류 모델을 검증하였다. 새로 제시된 수정된 난류모델은 벽함수 및 점성저층을 고려하지 않았기 때문에 해석시간이 대폭적으로 감소하였으며, 적은 격자수를 이용하여 효율적으로 비뉴턴 유체의 난류 현상을 해석할 수 있기 때문에 향후 혈류해석 및 점탄성유체 해석에 적용할 예정이다.

$k-\varepsilon$ 난류모델에 의한 L-형 리브렛 주위 난류유동 예측 (Prediction of Turbulent Flow Over L-Shaped Riblet Surfaces with $k-\varepsilon$ Turbulence Models)

  • 명현국
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제22권1호
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    • pp.93-103
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    • 1998
  • The paper reports the outcome of a numerical study of flow over idealized L-shaped ribleted surfaces with two-equation turbulence models. In the present study, the Launder and Sharma's k-.epsilon. turbulence model (LS model) is basically N employed, but with a little modification of the additional .epsilon.-source term without affecting its level under 2-dimensional straining in which the term has been calibrated. Compared to the original LS model, the present model has predicted greatly improved drag reduction behavior for this geometry. As a drag reduction mechanism, it is found that the skin-friction in the riblet valleys might be sufficient to overcome the skin-friction increase near the riblet tip. The present predicted results are in good agreement with the recent DN S ones by Choi et al. (1993): differences in the mean velocity prof ile and turbulence quantities are found to be limited to the riblet cavity region. It is also found that turbulent kinetic energy and Reynolds shear stress above the riblets are also reduced in drag-reducing configurations.

수정 난류모델에 의한 후향계단 유동예측 (Prediction of a Backward-Facing Step Flow with Modified Turbulence Models)

  • 명현국;백인철;한화택
    • 대한기계학회논문집
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    • 제18권11호
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    • pp.3039-3045
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    • 1994
  • The k-$\varepsilon$ turbulence models by Launder et al.(1977, LPS) and Leschziner and Rodi(1981, LR) are modified to account for the secondary straining effect with having a generality in the present paper. The modified models are obtained by replacing the gradient Richardson number used to account for the secondary straining effect in the original models by a new parameter with a tensor-invariant correction form. These two modified models are used to predict the turbulent flow over a backward-facing step. In contrast to both standard and modified LR models, the modified LPS model is found to predict the reattachment point fairy well, as well as mean velocity, wall static pressure, turbulent kinetic energy and Reynolds shear stress in the recirculating region.

난류 부분예혼합 제트화염에 대한 난류 및 연소모델의 예측성능 검토 (Investigation of the Prediction Performance of Turbulence and Combustion Models for the Turbulent Partially-premixed Jet Flame)

  • 김유정;오창보
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제28권4호
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    • pp.35-43
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    • 2014
  • 3개의 난류모델과 3개의 연소모델로 구성된 9개의 모델조합을 이용하여 난류 부분예혼합 제트화염 구조에 대한 수치적 예측성능을 검토하였다. 이용된 난류모델은 표준 ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모델(SKE), Realizable ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모델(RKE) 및 Reynolds 응력모델(RSM)이며 연소모델들은 Eddy Dissipation Concept 모델(EDC), Steady Laminar Flamelet 모델(SLF)와 Unsteady Laminar Flamelet 모델(ULF)이다. 9개 모델조합의 예측성능을 평가하기 위하여 실험결과가 알려진 Sandia D 화염인 난류 부분예혼합 제트화염을 대상으로 수치계산을 수행하였다. 얻어진 결과로서, 화염길이의 예측은 RSM > SKE > RKE순으로 길게 예측하였으며, RKE 난류모델은 화염길이를 너무 과소 예측하는 것을 확인하였다. RSM + SLF과 RSM + ULF의 조합은 화염길이는 비교적 잘 예측하였지만 하류에서의 화염온도를 과대 예측하였다. 반면에 SKE와 연소모델의 조합에서 SLF 또는 ULF 조합은 화염길이 뿐만 아니라 하류에서의 화염온도도 비교적 잘 예측하였는 것을 확인하였다. 반경방향 화염온도 및 화학종 농도분포를 비교해 본 결과 SKE와 연소모델의 조합이 가장 예측성능이 뛰어났으며 SKE + ULF의 조합이 가장 우수한 예측성능을 갖는 것을 확인하였다.

강한 박리 유동을 동반한 초음속 수축-확장 사각 노즐 유동에 적합한 난류 모델과 압축성 보정 모델의 평가 (Assessment of Turbulence Models with Compressibility Correction for Large Flow Separation in a Supersonic Convergent-Divergent Rectangular Nozzle)

  • 이주용;신준수;성홍계
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제12권5호
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    • pp.40-47
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    • 2018
  • 초음속 수축-확대 사각 노즐 내 강한 유동 박리를 동반한 초음속 유동에 적합한 난류 모델과 압축성 보정 모델을 평가하였다. 난류 모델로는 Yang과 Shih의 Low-Re $k-{\varepsilon}$ 모델, Menter의 $k-{\omega}$ SST모델, Wilcox의 $k-{\omega}$ 모델을 평가하였다. 압축성 효과를 보다 정확하게 예측하기 위하여 각각의 난류 모델에 Sarkar와 Wilcox의 압축성 보정 모델을 적용하였다. 각 난류 모델과 압축성 보정 모델의 결과는 실험 데이터와 비교하여 분석을 하였다. 난류 모델에 따라 충격파의 위치와 압력 회복률이 다르게 나타났으나 압축성 보정을 통해 더욱 개선된 결과를 얻었다.