• 대한기계학회논문집
• /
• 제12권5호
• /
• pp.1175-1188
• /
• 1988

본 연구에서는 조건와류를 추출하려면 우선 속도상관관계를 알아야 하는데, 이를 위하여 실험적 데이타와 이론적 모델을 모두 적용하였다. 전자는 Van Atta와 Chen의 그리드 난류에서의 등방성에 가까운 속도상관관계 데이터를 취하여 이용하였으 며, 후자는 Driscoll과 Kennedy의 난류에너지 스펙트럼 모델을 해석하여 적용하였다. 이 이론적 모델은 레이놀즈수를 변화시킬 수 있는 장점이 있으며, 특히 벽면근처에서 의 와동구조해석을 위해서는 레이놀즈수가 작은 조건와류가 필요하다. 조건와류의 반지모양의 와동은 이방성분포인 평균전단유동에 중첩되어 전체 와동장을 구성하는데, 난류유동의 vortex stretching과정에서 중요한 역할을 하는 머리핀 와동(hairpin vor- tex)과 비슷한 구조를 이 전체 와동에서 구할 수 있다. 이는 조건와류의 와동장의 크기와 평균전단에 의한 평균 와동장의 상호크기에 따라 결정되는데, 실제 난류유동장 에서 난류전달과 레이놀즈 응력과 밀접한 관계가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.281-281
• /
• 2022

바닥에서 생성되는 난류는 순간적으로 강한 모멘텀을 바닥에 전달함과 동시에 바닥에 있는 입자를 움직이게 한다. 경계층 내 난류 운동에 대한 분석은 다양한 유사 이송 문제를 이해하기 위해 필수적이며 이에 따라 많은 선행 연구들은 실험실 실험을 통해 해당 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 선행 연구에서 사용하지 못했던 진보된 실험 방법을 활용하여 바닥 경계층 내의 난류 운동에 대해 확인하고 해당 운동에 의해 관성 입자의 움직임이 어떻게 발생하는지에 대하여 물리적으로 설명하고자 한다. 다양한 흐름 조건에서 3가지의 입경 크기를 가지는 모래 입자를 가지고 실험을 수행하였으며, 실험 조건별 고해상도 유속장 및 관성 입자의 움직임은 3차원 입자 영상 유속계 (Particle Image Velocimetry; 이하 PIV)와 입자 추적 유속계 (Particle Tracking Velocimetry; 이하 PTV)를 동시에 적용하여 파악하였다. 취득된 3차원 유속장과 입자 궤적을 기반으로 실험 조건별 흐름 및 입자 거동 특성에 대해 분석하였으며, 관성 입자의 움직임을 발생시키는 3차원 난류 운동은 측정된 유속장에서 산정한 Q-criterion 값을 기반으로 도식화하였다. 측정값 내에는 난류 운동에 대한 정보와 더불어 잡음이 포함되어 있으므로 이를 제거하고자 적합 직교 분해 (Proper Orthogonal Decomposition; 이하 POD) 방법을 적용하였다. 그리고 POD로 추출한 유속장을 통해 바닥면 부근에 존재하는 헤어핀 와류 운동 혹은 와류 묶음과 같은 난류 고유 구조를 파악하였다. 해당 와류 운동들의 3차원 난류 특성을 확인하고자 비등방성 불변 지도(anisotropy invariant map)를 활용하였으며 경계층 내부에서 난류의 형태가 흐름 방향으로 늘어진 럭비공 형태임을 확인하였다. 마지막으로, 입자의 움직임을 발생시키는 난류 이벤트를 결정하고자 사방구 분석 (Quadrant analysis) 기법을 적용하였으며 흐름 조건별로 입자를 움직이게 하는 난류 이벤트는 달라짐을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제22권3호
• /
• pp.280-293
• /
• 1998

Numerical study on turbulent and mean structures of a turbulent boundary layer with longitudinal and spanwise pressure gradient is carried out by using Reynolds-stress-model (RSM). The existence of pressure gradient in a turbulent boundary layer causes the skewing or divergence of rates of strain, which contributes to production of turbulent kinetic energy. Also, this augmentation of production due to extra rates of strain can increase the turbulent mixing and cause the anisotropy of turbulent intensities in the outer layer. This paper uses the Reynolds Stress Model to capture anisotropy of turbulent structures effectively and is devoted to compare the results computed by using RSM and the standard k-.epsilon. model with experimental data. It is concluded that the RSM can produce the more accurate predictions for capturing the anisotropy of turbulent structure than the standard k-.epsilon. model.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제13권5호
• /
• pp.991-998
• /
• 1989

본 연구에서는 충돌각을 변수로 한 실험적 연구를 수행하기 위하여 여타의 변수를 고정하였으며, 유속은 R$_{e}$=5.2*$10^{4}$의 결과를 제시하였다.

• 한국해양학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.189-196
• /
• 1992

동한난류의 이안 및 북한 한류의 생성을 규명하기 위하여 간단한 역학모델을 수립 하였다. 본 모델에서는 해류가 유입·유출 조건에 의하여 형성되고 국지적인 힘에 의 해 변형된다. 기본방정식의 해로서 유입-유출에 의해서 만 형성되는 유입-유출 모드와 국지적인 힘에 의해서만 형성되는 국지 모르를 얻었다. 분석결과, 표면냉각과 양의 부 호를 갖는 바람 응력와도가 동한난류이안 및 북한 한류형성을 일으킴이 밝혀졌다. 이 사실은 동해에서의 열교환 및 바람 응력장에 대하여 현재까지 알려진 바와 부합된다.

• 동력기계공학회지
• /
• 제4권2호
• /
• pp.17-24
• /
• 2000

직경비가 0.26, 0.39, 그리고 0.56인 경우 거칠기를 내벽면에, 외벽면에, 그리고 양벽면에 각각 설치한 동심환형관에서 완전히 발달된 난류유동에 대한 거칠기 효과를 실험과 이론으로 해석하였다. 그리고 거칠기 효과를 정량적으로 파악하기 위해 양벽면 모두 매끈한 환형관의 경우도 포함하였다. 실험에서 마찰계수를 구하는데 필요한 속도분포와 전단응력들은 피토튜브와 X-형 열선풍속계를 사용하였다. 이론 해석은 수정대수 난류모델을 사용하였고 그 결과를 이론값과 비교하여 아래의 결론을 얻었다. 1) 무디다이어그램 (Moody diagram)은 거칠기가 설치된 이중관에는 적용할 수 없음을 보였다. 2) 경우(c) 와 (d)에서는 반경비가 클수록 반드시 마찰계수가 증가하지 않았다. 3) 4개의 경우중 거칠기로 인해 마찰계수가 증가하는 크기의 순서는 경우(d)가 가장 컸고 경우(a)가 가장 작았다.

• 동력기계공학회지
• /
• 제1권1호
• /
• pp.61-69
• /
• 1997

본 연구는 동심환형관에서 거칠기가 없이 매끈한 경우, 내측벽에 만, 외측벽에 만, 그리고 양측 모두에 거칠기가 있는 4경우에 대해 직경비가 0.26, 0.39, 그리고 0.56일 때 벽면에 설치된 거칠기 위치들이 난류유동장에 미치는 효과를 실험적으로 조사하고자 한다. 최대속도와 전단응력이 0인 지점들, 시간평균속도의 구배들, 그리고 와확산계수들을 X형 열선풍속계와 이중 피토튜브를 사용하여 측정하였다. 본 연구를 통하여 동심환형관에 설치된 거칠기들이 난류유동에 미치는 효과에 대한 정량적자료를 제시할 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제25권1호
• /
• pp.131-138
• /
• 2001

In this paper, an experimental investigation of characteristics of developing turbulent steady flows in a square-sectional $180^{\circ}$curved duct is presented. The experimental study using air in a square-sectional $180^{\circ}$ curved duct carryed out to measure axials direction velocity and wall shear stress distrbutions by using Laser Dopper Velocimeter(LDV) system with data acquistion and processing the system of FIND6260 softwere at 7 sections from the inlet($\phi=0^{\circ}$) to the outlet($\phi=180^{\circ}$) in $301^{\circ}$ intervals of a curved duct.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제18권5호
• /
• pp.1203-1217
• /
• 1994

In the present study, in order to analyze a turbulent flow in a square sectiond 180.deg. bend, Kim's low Reynolds number second moment turbulence closure is adopted. In this model, turbulence model constants in the wall region are modified as functions of turbulent Reynolds number by use of near wall turbulent universal properties based on Laufer's experimental results of Reynolds stress distriburions. Algebraic stress model and Reynolds stress equation model are used to verify the low Reynolds number second moment closure. The application of the present low Reynolds number algebraic stress model to the prediction of a square sectioned 180.deg. bend flow gives improved velocities and Reynolds stresses profiles compared with those obtained by using the van Driest mixing length model and present low Reynolds number Reynolds stress equation model.

• 한국전산유체공학회지
• /
• 제2권2호
• /
• pp.9-17
• /
• 1997

The performance of several turbulence models in computing an axisymmetric supersonic base flow is investigated. A compressible Navier-Stokes code, which incorporates k-ε, k-ω model and Reynolds stress closure with three kinds of pressure-strain correlation model, has been developed using implicit LU-SGS algorithm with second-order upwind TVD scheme. Numerical computations have been carried out for Herrin and Dutton's base flow. It is observed that the two-equation models give large backward axial velocity approaching to the base and somewhat larger variation of base pressure distribution than the Reynolds stress model. It is also found that the Reynolds stress model with third order pressure-strain model in the anisotropy tensor predicts most accurate mean flow field.