• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.555-559
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• 2009

난류응력은 순간속도성분을 시간평균성분과 편차성분의 합으로 보고 Navier-Stokes 방정식으로부터 Reynolds 방정식을 유도할 때 나타나게 된다. Reynolds 방정식으로부터 수심 적분된 천수방정식을 유도하는 과정에서 시간 평균된 유속성분을 수심 적분된 유속성분과 편차성분의 합으로 본다면, 분산응력 (dispersion stress)이라고 하는 추가적인 새로운 항이 잔류하게 된다. 점성응력, 난류응력, 그리고 분산응력을 통칭하여 유효응력 (effective stress)이라고 한다. 일반적으로 수심에 비해 수로 폭이 넓은 개수로에서는 유효응력이 흐름특성의 수치 근사해에 큰 영향을 미치지 못한다고 가정하여 2차원 수심적분 모형에서 유효응력을 생략하기도 한다. 또한 유효응력을 적용하더라도, 점성응력이 난류응력에 비해 무시할 만큼 작다고 가정하여 난류응력만을 적용하며, 분산응력은 무시된다. 하지만 만곡부에서는 원심력과 편수위로 인한 횡방향 압력의 불균형이 발생하기 때문에, 만곡부의 이차류가 발생되며, 유속의 연직방향 분포도 일정하지 않게 된다. 따라서 본 연구의 목적은 만곡부의 이차류 특성을 수심적분 2차원 모형에 반영하기 위해 분산응력을 고려한 모형의 개발 및 검증이다. 불규칙한 모의영역을 원활히 나타낼 수 있도록 곡선좌표계를 사용하는 여타 모형들과 달리 유한유소법을 이용하여 수치해를 구하며, 따라서 x, y 좌표축을 사용하는 데카르트 좌표계를 사용하여 지배방정식을 나타낸다. 분산응력의 유 무에 따른 수치결과를 Rozovskii의 $180^{\circ}$ 만곡수로 실내실험 자료와 비교하여 개발 모형을 검증한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.15 no.5
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• pp.1717-1726
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• 1991

본 연구에서는 낮은 레이놀즈수 영역에도 적용될 수 있는 레이놀즈응력모델의 개발을 위해, 우선 벽근처 영역에서 사용되는 실험식(벽법칙)을 Hassid와 Poreh에 의 해 개발된 1-방정식모델로 대체하고 이를 레이놀즈응력모델과 접속시키는 방식을 사용 하였다. Hassid-Poreh의 1-방정식모델은 이미 Gibson등에 의해 그 성능이 평가되어 압력구배가 크지 않은 경계층유동의 낮은 레이놀즈수 영역에서 매우 좋은 결과를 보여 줌이 밝혀졌다. 본 연구에서는 곡면위의 난류경계층에 대해 위에서 설명한 바 있는 난류모델을 적용함에 있어 Gillis등과 Gibson등에 의해 실험된, 각각 곡률이 큰 경우 와 작은 경우의 대표적인 유동을 선택하여 모델의 성능을 시험하였다. 1-방정식모델 내에 포함된 길이차원(length scale)에 대해서는 곡률을 고려한 수정이 이루어졌다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.8
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• pp.707-717
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• 2016

In this study we carried out laboratory experiments to investigate the three-dimensional turbulent flows around a spur dike installed in a straight open channel flume. The experiments are conducted under the two different Froude numbers, 0.100 and 0.185. The three-dimensional instantaneous velocities are measured using the Acoustic Doppler Velocimetry (ADV) to obtain the time-averaged velocities and the turbulence stresses. The measured flow field reveal the existence of the recirculation zones downstream of the dike, which is characterized by high turbulence stresses near its boundaries. The results show that although the overall mean flow patterns between the low and high Froude number cases are very similar to each other, there exist moderate changes in the maximum dimensionless turbulence stresses and the maximum dimensionless bed shear stress with the increase of the Froude number.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.38 no.10 s.159
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• pp.871-883
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• 2005

This paper investigates the impacts of turbulent anisotropy on the mean flow and turbulence structures in vegetated open-channel flows. The Reynolds stress model, which is an anisotropic turbulence model, is used for the turbulence closure. Plain open-channel flows and vegetated flows with emergent and submerged plants are simulated. Computed profiles of the mean velocity and turbulence structures are compared with measured data available in the literature. Comparisons are also made with the predictions by the k-$\epsilon$ model and by the algebraic stress model. For plain open-channel flows and open-channel flows with emergent vegetation, the mean velocity and Reynolds stress profiles by isotropic and anisotropic turbulence models were hardly distinguished and they agreed well with measured data. This means that the mean flow and Reynolds stress is hardly affected by anisotropy of turbulence. However, anisotropy of turbulence due to the damping effect near the bottom and free surface is successfully simulated only by the Reynolds stress model. In open-channel flows with submerged vegetation, anisotropy of turbulence is strengthenednear the vegetation height. The Reynolds stress model predicts the mean velocity and turbulence intensity better than the algebraic stress model or the k-$\epsilon$ model. However, above the vegetation height, the k-$\epsilon$ model overestimates the mean velocity and underestimates turbulence intensity Sediment transport capacity of vegetated open-channel flows is also investigated by using the computed profiles. It is shown that the isotropic turbulence model underestimates seriously suspended load.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.27 no.6
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• pp.888-893
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• 1995

The turbulence structure for fully developed flow through the subchannels formed by the bare rod array depends on the pitch to rod diameter ratio. For fairly open spaced bare rod arrays, the distributions of the three components of the turbulent normal stresses are similar to those measured in circular pipe. However, for more closely spaced arrays, the turbulence structure, especially in the gap region, depart markedly from the pipe flow distribution. A linear relationship between turbulent normal stresses and turbulent kinetic energy for fully developed turbulent flow through regularly spaced bare rod arrays has been developed. This correlation can be used in connection with various theoretical analyses applied in turbulence research.

• Journal of the KSME
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• v.29 no.4
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• pp.360-375
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• 1989

이 논평에서는 수치해석에 관련된 국내의 난류모델의 연구현황을 살펴보았다. 국내에서 연구가 많이 되었던 혼합거리모델, R, .epsilon. 2차방정식모델, 대수응력모델의 연구현황을 주로 살펴 보았다. 국내에서는 아직 연구인력이 적기 때문에 꼭 필요한 부분이지만 연구가 되지 않은 부 분이 많았으며 현재 연구가 되고 있는 부분도 그 연구량이 적은 형편이다. 앞으로 전산유체역 학에 의해 열유체기계내의 복잡한 난류유동을 해석하여 기계설계와 운전을 개선하는데 활용하기 위해서는 더욱 많은 연구가 요구된다. 그 중에서 특히 더 관심을 갖고 연구될 분야를 열거 해 보면 (1) 벽면부근의 저 레이놀즈 R, .epsilon. 방정식모델과 대수응력모델에 관한 연구 (2) 복잡한 3차원유동을 정확히 해석할 난류모델 개발에 관한 연구 (3) 복잡한 난류유동에서 열전 달모델에 관한 연구 (4) 레이놀즈응력모델에 관한 연구 (5) Large Eddy Simulation에 관한 연구를 들 수 있다. 이들 연구에서는 난류모델의 물리적 의미에 관한 이론적 연구와 이 모델들 을 여러 경우의 실제유동에 적용하여 검증하는 연구가 병행되어야 할 것이다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.7 no.3
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• pp.248-256
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• 1995

The numerical study on the surface buoyant jets has remained of requiring more intensive investigation for problems due to the treatments of free surface, Reynolds stress/flux terms in turbulent flow and especially buoyancy effects on the turbulent fluctuation. etc. The verification of predicted results from the numerical study continues in the qualitative study. because of the lack of experimental data, which seems to be due to the difficulties in measuring the turbulent fluctuations in concentration or temperature fields. In this study, the computer program of Algebraic Stress Model has been developed to investigate the behaviours of two-dimensional surface buoyant jets with free surface boundary condition. The computational results are compared with published experimental data. By comparing these results with experimental data. it is found that this model can predict fairly well the flow characteristics of two-dimensional surface buoyant jets in the momentum-dominant region and buovancy-dominant region. Especially, it is proved that this model can predict the flow characteristics reasonably in buoyancy-dominant region stably stratified due to buoyancy effect.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2012.04a
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• pp.69-72
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• 2012

본 연구에서는 정사각형으로 모델링된 실린더 주위에 균일한 유동이 흐를 때 나타나는 이차원 난류 유동을 분석하였다. EDISON-CFD를 이용하여 정사각 실린더 표면에서의 전단응력 분포 및 유동 현상을 시뮬레이션 하였다. 선행 연구 결과의 $\bar{C_D}$, ${C_L}^{\prime}$ 값과 비교하여 결과의 유효성을 검증하였다. 또한, 비정상 층류 유동(Re=100)과 비교하여 난류 유동(Re=22,000)의 특성을 분석하였고, 와 흐름에 의하여 정사각 실린더 표면이 받는 전단응력을 자세히 분석하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.12
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• pp.2349-2357
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• 1992

Experimental were performed to investigate the turbulent boundary layer over the flat plate when the surface roughness undergoes a step change from rough to smooth under zeoro pressure gradient. well sthear stress was measured by the Computational Preston Tube Method(CPM). The inner layer near the wall adapts rapidly to a new surface condition but the outer flow far from the wall rather slowly. After a sudden change of roughness, the values of wall shear stress discontinuously reduces and then slowly approaches to the value in the equilibrium boundary layer at the down stream. The variation of the von Karman constant indirectly measured by CPM method shows that the flow near the wall at the downstream is highly non-equilibrium state.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.5
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• pp.999-1011
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• 1989

A consideration on the trubulence models for describing the redeveloping turbulent boundary layer beyond separation-reattachment in the flow over a backward-facing step is given through experimental and numerical studies. By considering the blance among the measured values of respective terms in the transport equations for the turbulent kinetic energy and the turbulent shear stress, the recovering process of the redeveloping boundary layer from non-equilibrium to equilibrium has been investigated, which takes place slowly over a substantial distance in the downstream direction. In the numerical study, the standard K-.epsilon. model and the Reynolds stress model have been applied to two kinds of flow regions, one for the entire downstream region after the backward-facing step and another for the downstream region after reattachment. Then the results are compared to a meaningful extent, with the experimental values of the turbulent kinetic energy k, the turbulent energy production term P, the dissipation term K-.epsilon. model, a necessity for a new modelling has been brought forward, which can be also applied to the case of the nonequlibrium turbulent flow.