• Title/Summary/Keyword: 난류 소산

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Analysis of Spray Combustion for the Performance Prediction of Liquid Rocket Combustor (3차원 분무연소장 해석에 의한 액체추진기관 연소실 성능예측에 대한 연구)

  • 황용석;윤웅섭
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.3 no.3
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    • pp.31-39
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    • 1999
  • In this paper, numerical experiment is attempted to analyze and compare the combustion efficiency of the burning sprays due to OFO, FOF triplet / FOOF split doublet injectors. Preconditioned Wavier-Stokes equation system with low Reynolds number $\kappa$-$\varepsilon$ model for turbulence closure, is LU-SGS time-integrated. Spray processes are modeled by DSF analysis with experimentally determined injection characteristics. n-heptane/air global reaction model approximates the combustion for simplicity, and the influence of turbulence on the chemical reaction is included using eddy dissipation model. The results showed the FOF triplet injector of highest combustion efficiency, whereas the OFO type of poet performance. It was also observed that the droplet mean diameter and the average gas temperature due to the mixing efficiency, are the representative parameters for the performance design of combustion.

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An approach to predict size distribution of suspended sediment - cohesive sediment (유사의 입경분포 모의를 위한 방안 연구 - 점착성 유사의 경우)

  • Son, Minwoo;Byun, Jisun;Park, Byeoung Eun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2018.05a
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    • pp.288-288
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    • 2018
  • 점착성 유사는 응집 현상을 겪는 유사로, 응집 현상(Flocculation Process)는 응집 과정(Aggregation Process)와 파괴 과정(Breakup Process)의 경쟁으로 이루어진다고 여겨진다. 응집 현상을 통해 점착성 유사는 물과 점착성을 띠는 작은 입자들의 덩어리인 플럭(Floc)을 형성하여 흐름 내에서는 대부분이 플럭의 형태로 이동한다. 점착성 유사의 응집 모형 중 하나인 플럭 성장모형(Floc Growth Model, FGM)은 상미분 방정식으로 시간에 따른 플럭의 크기를 계산하는 모형이다. 응집과 파괴의 평형 상태에서 평균 입경을 얻는다. 이러한 FGM은 낮은 수치 계산 비용으로 합리적인 계산 결과를 얻을 수 있으며, 유사 이동 모형 혹은 흐름 모형과의 결합이 수월한 장점을 가진다. 또한, 닫힌 계(Closed System)에서 질량이 보존되는 특징이 있다. 반면, 결정론적인 특성을 띠면서 특정 플럭 크기만을 계산하기 때문에 점착성 유사의 입도 분포에 대한 정보를 얻을 수 없다. 결정론적 특성을 띠는 FGM에 추계학적 방법을 적용함으로써 특정 확률 분포형을 가지는 플럭의 입도 분포를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 기 개발된 추계학적 FGM과 유사 이동 모형의 결합을 통해 변화하는 유수동역학적 조건에서 플럭의 입도 분포를 산정하고자 한다. 이전의 많은 실험실 실험 결과들은 부유가 발생한 상태를 유지하면서 수행되는 것으로, 특정 난류 특성(난류 소산 매개변수)와 특정 유사 농도 조건에서의 입도 분포를 얻는다. 그러나 하구부 및 하천의 하류는 조류의 영향을 받는 구간으로, 점착성 유사의 특성을 분석하기 위해서는 변화하는 유수동역학적 특성에 관한 고려가 필수적이라 할 수 있다. 결합된 점착성 유사 입도 분포 모형은 플럭의 침강과 재부유를 고려할 수 있는 특징을 가지며, 실측자료와의 비교를 통해 입도 분포를 합리적으로 모의하는 것으로 나타난다. 본 연구에서 개발된 점착성 유사 입도 분포 모형은 나아가 비점착성 유사의 입도 분포 모형과의 결합을 통해 두 종류의 유사가 혼재하는 구간에서도 합리적인 입도분포와 유사의 이동을 모의할 수 있을 것으로 예측된다.

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A CFD-based simulation study of a serpentine flocculation basin for potable water treatment (CFD를 이용한 우류식 응집지 수리해석에 관한 연구)

  • Kim, Seong-Su;Choi, Jong-Woong;Park, No-Suk;Kim, Kwan-Yeop
    • Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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    • v.28 no.2
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    • pp.225-233
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    • 2014
  • This paper presents a Computational Fluid Dynamics(CFD) based simulation and experimental tracer test of flow pattern and turbulent energy dissipation inside a serpentine flocculation basin with continuous operation. Research focused on the evaluation of a specific flow pattern on the hydraulic behavior on the flocculation basin. From the results of CFD simulation and actual tracer test, both results were in good accordance with each other. Also, each Morill index were calculated as 1.5 from CFD simulation and 1.7 from actual tracer test, respectively. Especially, turbulence energy was dissipated relatively higher in the vicinity of inlet to the flocculation basin than other region. The differences between the CFD simulation and actual tracer test were 1.4 min in $T_{50}$, and 1.3 min in $T_p$, respectively.

The study of flow structure in a mixing tank for different Reynolds numbers using LES (대형 와 모사를 통한 레이놀즈 수 증가에 따른 혼합 탱크내의 유동 구조의 연구)

  • Yoon, Hyun-Sik;Ha, Man-Yeong
    • Proceedings of the KSME Conference
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    • 2003.04a
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    • pp.1806-1813
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    • 2003
  • The stirred tank reactor is one of the most commonly used devices in industry for achieving mixing and reaction. Here we report on results obtained from the large eddy simulations of flow inside the tank performed using a spectral multi-domain technique. The computations were driven by specifying the impeller-induced flow at the blade tip radius. Stereoscopic PIV measurements (Hill et $al.^{(1)}$) along with the theoretical model of the impeller-induced flow (Yoon et $al.^{(2)}$) were used in defining the impeller-induced flow as superposition of circumferential, jet and tip vortex pair components. Large eddy simulation of flow in a stirred tank was carried out for the three different Reynolds numbers of 4000, 16000 and 64000. The effect of different Reynolds numbers is well observed in both instantaneous and time averaged flow fields. The instantaneous and mean vortex structures are identified by plotting an isosurfaces of swirling strength for all Reynolds numbers. The Reynolds number dependency of the nondimeansional eddy viscosity, resolve scale and subgrid scale dissipations is clearly shown in this study.

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Estimation on the Power Spectral Densities of Daily Instantaneous Maximum Fluctuation Wind Velocity (변동풍속의 파워 스펙트럴 밀도에 관한 평가)

  • Oh, Jong Seop
    • Journal of Korean Society of Disaster and Security
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    • v.10 no.2
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    • pp.21-28
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    • 2017
  • Wind turbulence data is required for engineering calculations of gust speeds, mean and fluctuating loading. Spectral densities are required as input data for methods used in assessing dynamic response. This study is concerned with the estimation of daily instantaneous maximum wind velocity in the meteorological major cities (selected each 6 points) during the yearly 1987-2016.12.1. The purpose of this paper is to present the power spectral densities of the daily instantaneous maximum wind velocity. In the processes of analysis, used observations data obtained at Korea Meteorological Adminstration(KMA), it is assumed as a random processes. From the analysis results, in the paper estimated power spectral densities function(Blunt model) shows a very closed with von Karman and Solari's spectrum models.

PIV Measurements of Wake behind a KRISO 3600TEU Container Ship Model (PIV를 이용한 KRISO 3600TEU 컨테이너선모형선의 반류 측정 및 해석)

  • Sang-Joon Lee;Min-Seok Koh;Choung-Mook Lee
    • Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.39 no.3
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    • pp.48-56
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    • 2002
  • The flow characteristics around KRISO 3600TEU container ship model have been experimentally investigated in a circulating water channel. The instantaneous velocity vectors were measured using 2-frame PIV measurement system. The mean velocity fields and turbulent statistics including turbulent kinetic energy and vorticity were obtained by ensemble-averaging 400 instantaneous velocity fields. The free stream velocity was fixed at 0.6m/s and the corresponding Reynolds number was $9{\times}10^5$. The test sections were divided into two regions, three transverse sections of the wake region(Station -0.5767, -1, -3) and five longitudinal sections of the wake((Z/(B/2)=0, 0.1, 0.2, 0.4, 0.6). In the wake region, large-scale longitudinal vortices of nearly same strength are symmetric with respect to the wake centerline and a relatively weak secondary vortex is formed near the waterline. With going downstream, the strength of longitudinal vortex is decreased and the wake region expands.

A Study on Flow Analysis of Centrifugal Pump for Exhaust Heat Recovery in Residential Fuel Cell Using A Commercial CFD code (상용 CFD 코드를 이용한 가정용 연료전지의 배열회수용 원심펌프 유동해석에 관한 연구)

  • Hwang, Seung-Sik;Jo, Ji-Hoon;Jin, Kyoung-Min;Lee, Song-Kyu;Shin, Dong-Hoon;Chung, Tae-Yong;Park, Chang-Kwon
    • Journal of Energy Engineering
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    • v.20 no.3
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    • pp.224-230
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    • 2011
  • For developing high performance fuel cell, peripheral devices and key components have to be studied in priority. In this study, centrifugal pump was studied for heat recovery. For PEM fuel cell system, a four-impeller centrifugal pump was designed, tested and compared with result of commercial product (IWAKI). In addition, effects of number of impeller were analyzed by CFD. The experiment and analysis were progressed in the same conditions. The results showed the quantitative difference under 30% between the numerical and the experimental pressure difference and mass flow rate.

A Study on the Effect of Mid Layer on Supersonic 2D Double Shear Layer (초음속 2차원 2단 혼합층에서 중간층의 역할)

  • Kim, Dongmin;Baek, Seungwook
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.19 no.1
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    • pp.9-17
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    • 2015
  • The basic flow configuration is composed of a plane, double shear layer where relatively thin mid gas layer is sandwiched between air and fuel stream. The present study describes numerical investigations concerning the combustion enhancement according to a variation of mid layer thickness. In this case, the effect of heat release in turbulent mixing layers is important. For the numerical solution, a fully conservative unsteady $2^{nd}$ order time accurate sub-iteration method and $2^{nd}$ order TVD scheme are used with the finite volume method including k-${\omega}$ SST model. The results consists of three categories; single shear layer consists of fuel and air, inert gas sandwiched between fuel and air, cold fuel gas sandwiched between fuel and air. The numerical calculations has been carried out in case of 1, 2, 4 mm of mid layer thickness. The height of total gas stream is 4 cm. The combustion region is broadened in case of inert gas layer of 2, 4 mm thickness and cold fuel layer of 4 mm thickness compared with single shear layer.

Numerical Simulation of Axisymmetric Supersonic let Impingement on a Flat Plate (수직평판에 충돌하는 축대칭 초음속 제트의 수치 연구)

  • 신완순;이택상;박종호;김윤곤;심우건
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.4 no.3
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    • pp.11-18
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    • 2000
  • When supersonic underexpanded jets are exhausted from the nozzle, complex shock cell configurations such as barrel shock, expansion fan, Mach disc, and exhaust-gas jet boundary are appeared repetitively. The shock cell is smeared by turbulence dissipation and disappeared in long distance from the nozzle. When underexpanded jet is suddenly impinged on a flat plate, it forms very complex flow structure. In this paper, we solve compressible Wavier-Stokes equation adapting finite volume method to obtain jet impingement flow structure and compare calculated data with experimental ones. It is shown that numerical simulation data are in good agreement with experimental one in a short distance between nozzle exit and flat plate and little influence of underexpanded ratio is appeared in jet impingement now distribution.

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Study on Fish-friendly Flow Characteristic in Stepped Fishway (계단식 어도에서의 어류 친화적 흐름 특성 연구)

  • Chan Jin Jeong;Hyung Jun Park;Hyung Suk Kim;Seung Oh Lee
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2023.05a
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    • pp.8-8
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    • 2023
  • 하천에 설치된 횡단구조물은 어류의 이동을 방해하거나 불가능하게 만들지만, 어도를 통해 어류의 이동 및 서식생태에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 하천에 서식하는 대부분의 어종은 연중 회유하는 특성을 갖기 때문에 어류의 자유로운 이동을 위해서 어도는 필수적으로 설치해야 하는 시설이다. 어도는 어류의 유영능력을 기반으로 수리시설물의 낙차나 하천의 유량 등을 고려하여 설계한다. 이처럼 어도 내의 흐름은 어류의 소상능력에 영향을 미치는 주요 인자로 평가되고 있으며 어도 내 흐름에 따라 어도의 이동효율에 차이가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 수치모의를 통해 계단식 어도 내의 어류 친화적 흐름의 특성을 연구하였다. 어류 친화적 흐름은 어류가 쉽게 유영할 수 있는 흐름을 의미하며, 유속, 난류운동에너지, 에너지소산을 기준으로 판단할 수 있다. 이를 위해 3차원 수치모형 FLOW-3D를 이용하였으며, 개수로 실험을 통해 모델의 검증을 수행하였다. 연구에서 사용한 어도의 형식은 국내에서 전체 어도의 20%를 차지하고 있는 계단식 어도로 선정하였다. 수위와 유속에 따라 흐름조건을 설정하였으며, 실험결과를 통해 어류의 유영능력에 영향을 미치는 3가지 항목의 값을 계산하여 어도 내의 어류 친화적 흐름의 적합성을 판단하였으며, 이를 바탕으로 최적의 흐름조건을 제시하였다. 향후, 본 연구결과는 계단식 어도를 설계하는 것에 기초자료가 될 수 있을 것이라 기대된다. 그러나 어도의 설계는 어도의 설치위치나 어도의 입구 위치 및 형태 등과 같은 설치계획에 따라 어도의 이동효율이 좌우될 수 있기 때문에 하천환경을 고려하는 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

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