• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.75-75
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• 2011

본 논문에서는 진동중인 교량 거더에 작용하는 풍하중을 산정하고 그에 따른 플러터 발생풍속을 예측하기 위하여 분산형 전산환경을 활용한 수치해석 연구를 수행하였다. 분산형 전산환경은 웹 포탈을 기반으로 수치해석 환경을 제공하는 수치풍동 시스템으로서, 전산유체역학(CFD : Computational Fluid Dynamics)에 대한 전문지식이 부족한 사용자들도 격자생성, 수치해석자를 이용한 계산, 가시화 등의 전 과정을 편리하게 수행할 수 있는 차세대 토목분야 연구 환경이다. 본 시스템은 그리드스피어(GfidSphere)를 기반으로 구성되었으며, 기본적으로 사용자 관리, 세션 관리, 그룹 관리, 레이아웃 관리 등을 제공하여 사용자가 포탈을 통해서 다양한 서비스를 쉽게 사용할 수 있는 환경을 구축하도록 도와준다. 수치해석을 위한 유체 지배방정식은 2차원 비정상 비압축성 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식이며, pseudo compressibility 방법을 적용하였다. 비정상 유동장을 해석하기 위하여 이중시간 전진법(dual time stepping)을 사용하였으며, 수렴가속화를 위해 Multi-grid 기법을 적용하였다. 또한 난류 유동장 해석을 위해서 $k-{\omega}$ SST 난류 모델을 사용하였으며, 난류 천이 과정에서의 유동을 모사하기 위하여 Total stress limitation 방법을 적용하였다. 교량 거더의 연직과 회전방향의 2자유도 움직임을 모사하기 위하여 동적격자 기법을 도입하였다. 교량 거더 주변의 비정상 유동해석 결과를 통해, 거더 표면에서 떨어져나가는 크고 작은 와류의 영향으로 양력 및 모멘트 계수 그래프가 중첩된 진폭과 주기를 갖고 주기적으로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한 계산된 비정상 공기력을 적용한 2자유도 플러터 방정식을 통하여 플러터 발생풍속을 산정하였다. 최종적으로 본 연구에서 계산된 결과의 타당성을 검증하기 위하여 수치적으로 구한 플러터 발생풍속과 기존의 실험 및 수치해석 결과를 비교하였으며, 결과는 잘 일치하였다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2013.04a
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• pp.354-359
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• 2013

일반적으로 건축물의 설계시 풍동 실험을 통한 풍환경의 평가를 수행하고 있으며, 이는 환경 영향 평가법에서 정한 건축 사업 시행 시 수반되어야 할 자연환경, 생활환경 그리고 사회경제환경의 영향 평가의 일환으로 실시되고 있다. 그러나, 풍동 실험의 경우 여러 가지 현실적 제약조건으로 설계와 실험의 피드백 (Feedback)이 원활하지 못하며, 특히 대상 건축물이 공장과 같이 대기 오염원이 되는 경우 실험은 더욱 어려운 형편이다. 이에 대한 보완책으로 전산 유체 역학을 이용한 건축물의 풍압 해석에 의한 풍하중 추정이나 인접 지형-지물의 영향을 고려한 건축물 주위의 풍환경 평가가 있다. 전산 모사에 의해 풍동 실험의 미비점을 보완하고, 보다 상세한 정보를 확보함으로써 건축물의 구조적 안전성의 증대와 환경 피해 감소를 기할 수 있다. 그러나 복잡한 지형-지물이나 건축물 주위의 풍환경에 대한 전산 모사는 주로 두 가지의 기술적 어려움을 수반하게 되다. 그 중 하나는 고정 경계면을 이루는 형상의 복잡성으로 인해 기존에 많이 이용하고 있는 Body-fitted 격자계를 이용하는 경우, 격자 생성 과정이 매우 복잡하고 어려울 뿐 만 아니라 생성된 격자가 주로 비정렬 (unstructured) 특성을 갖게 되어 수치해석 과정의 효율을 저하시키는 요인이 되며, 격자의 형상도 수치해석의 수렴성을 저하시키는 예가 많다. 다른 어려움으로 풍환경은 전형적인 난류 유동장으로서 난류의 전산 해석은 아직도 해결하지 못한 부분이 많다는 점이다. 이에 본 논문에서는 복잡한 지형-지물이나 건축물의 풍하중과 풍환경의 전산 모사 기술 확보를 위하여 수행중인 연구의 일환으로 물체 형상의 기하학적 복잡성의 극복을 위한 가상경계법 (Immersed Boundary Method)과 난류 유동장의 물리적 엄밀성을 높이기 위한 다와동 모사 (Large Eddy Simulation)을 이용한 물체 형상과 무관한 유동장 해석 기술 개발에 대하여 다루고자 한다. 먼저 최근에 유동 해석에 이용되는 방법인 가상경계법(IBM)은 물체를 포함한 전체 전산 영역을 직교 좌표계에 의해 이산화하고, 유동장내 존재하는 물체의 표면에서의 점착 조건을 만족시키기 위하여 지배 방정식에 적절한 외력을 추가로 고려하는 방법이다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용하여 경계층에 위치한 건물 형상의 각진 물체 주위 사이에 형성되는 공동 내부의 비정상 유속 및 압력에 대한 전산 해석을 수행하고, 풍상측 전면에 형성되는 경계층에 의한 영향을 분석하였다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.4 no.1
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• pp.23-30
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• 1995

분류층 가스화기 설계를 위한 일차연구로서 가스화기 종횡비, 주입方法, 선회강도 및 주입속도 등에 따른 비반응 난류장 특성을 수치해석적 방법에 의해 파악하였다. 수치해석은 검사체적에 기초한 Patankar의 유한차분방법을 이용하였으며 압력과 속도의 연계문제는 SIMPLEC 알고리즘을, 레이놀즈 전단력은 K- 난류모델을 사용하였다. 입자궤적 계산은 공기역학적 향력만을 고려하였으며 비선형적인 공기저항력에 의한 난류변동상관모델은 고려치 않았다. 이차공기 주입방법(parallell injection과 nonparallel 3$0^{\circ}C$ imjection)에 따른 수치해석을 수행하여 Ar tracer의 질량분율 및 기타 속도에 대한 實驗資料와 비교하여 만족할 만한 結果를 얻었다. 나아가서 假想的인 가스화기 모델을 대상으로 가스화기의 종횡비, 선회강도, 주입속도 및 주입각 등에 따른 와류 形成 위치 등을 포함한 유동장 특성 및 입도에 따른 궤적분석을 시도하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.35 no.8
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• pp.661-669
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• 2007

Study on the feasibility assessment for applying the overlap grid method to numerical calculations on the ground effect has been performed. The objective of the present study is to settle the problem in the grid generation process. A low Mach number preconditioned turbulent flow solver using the overlap grid and the multi-block grid methods has been developed and applied to the ground effect simulation around the RAE 101 airfoil. It has been verified that the overlap grid method not only can provide sufficiently accurate solutions but also work out the grid generation problem in the ground effect simulations.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.334-337
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• 2008

Three-dimensional unsteady reacting flowfield generated by transverse hydrogen injection into a supersonic mainstream are numerically investigated using DES and finite-rate chemistry model. Comparisons are made with experimental results to investigate the turbulent reacting flow physics. The numerical OH distribution describes well the experimental OH-PLIF result, while the numerical ignition delay time shows some disparity due to the restricted available experimental data.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2004.10a
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• pp.126-131
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• 2004

A numerical code for cavitation is developed based on pressure-based algorithm. The k-\varepsilon$ model (with wall function) is used for turbulence, and volume transport equation is used for cavitation model. The compressibility is not considered for the flow field is low speed.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.9
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• pp.923-932
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• 2011

Because of the instability of a flow pattern in the inlet transition square duct (hereinafter referred to as "transition duct") of a heat recovery steam generator (hereinafter referred to as "HRSG") in a combined cycle power plant, the Reynolds number in the first row of a tube bank is differs sharply from that in the sectional area of the transition duct. This causes differences in the heat flux in each tube in the tube bank. The computational fluid dynamics (CFD) predictions provide three-dimensional results for velocity, temperature, and other flow parameters over the entire domain of the duct and HRSG. A renormalization group theory (RNG) based k-${\epsilon}$�� turbulent model is used for obtaining the results cited in this study. A porous media option is used for modeling the tube banks and the number of transfer units method is used for determining the heat transfer characteristics. This study describes a comparison between the numerical simulation results and actual design output.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.31 no.8
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• pp.1-7
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• 2003

The numerical simulation of flow-filed around a square cylinder near a wall with $\varepsilon$-SST turbulence model is carried out in this study. The newly suggested $\varepsilon$-SST turbulence model that modifies the original SST turbulence model is proved to yield more accurate results than the other 2-equation turbulence models in large separation region around a bluff body. Therefore, $\varepsilon$-SST turbulence model can be effectively applied for predicting the flow-fields with large separation. And it is found that vortex shedding is suppressed below the critical gap height, the Strouhal number is affected by the gap height and the wall boundary layer thickness.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.10
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• pp.1915-1927
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• 1992

A three-dimensional Navier-Stokes code has been developed for analysis of viscous flows through turbomachinery blade rows or other internal passages. The Navier-Stokes equations are written in a cartesian coordinate system, then mapped to a general body-fitted coordinate system. Streamwise viscous terms are neglected and turbulent effects are modeled using the baldwin-Lomax model. Equations are discretized using finite difference method on the stacked C-type grids and solved using LU-ADI decomposition scheme. calculations are made for a two-dimensional cascade in a transonic wind-tunnel to see the infuence of the endwalls. The flow pattern of the three-dimensional flow near the endwall is found to be different from that of the two-dimensional flow due to the existence of the endwalls.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.27 no.4
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• pp.491-502
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• 1995

In accurate prediction of cross-flow based on detailed knowledge of the velocity field in subchannels of a nuclear fuel assembly is of importance in nuclear fuel performance analysis. In this study, the low-Reynolds number k-$\varepsilon$ turbulence model has been adopted in too adjacent subchannels with cross-flow. The secondary flow is accurately estimated by the anisotropic algebraic Reynolds stress model. This model was numerically calculated by the finite element method and has been verified successfully through comparison with existing experimental data. Finally, with the numerical analysis of the velocity Held in such subchannel domain, an analytical correlation of the lateral loss coefficient is obtained to predict the cross-flow rate in subchannel analysis codes. The correlation is expressed as a function of the ratio of the lateral How velocity to the donor subchannel axial velocity, recipient channel Reynolds number and pitch-to-diameter.