• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.570-574
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• 2009

벽 근처에서의 흐름(near wall flow)을 해석하기 위한 낮은 레이놀즈수 수정(low-Reynolds number modification)을 포함하는 통계학적 난류모형을 이용한 3차원 비정상 레이놀즈-평균 나비어-스톡스 (URANS) 계산을 실시하여 사각형 수로에서의 중력류를 모의하였다. 3차원 계산 결과를 2차원 URANS 모의에 의한 계산 결과 그리고 실험결과와 비교하였다. 이 연구 결과는 적정 시 공간적 수치해상도를 가지고 벽 근처에서의 흐름을 주의 깊게 직접 해석하는 3차원 URANS 수치모의는 2차원 계산으로는 해석할 수 없는 대규모 Kelvin-Helmholtz 와구조 (vortical structure)의 붕괴(breakdown) 그리고 중력류 선단부에서 발달하는 Lobe-and-Cleft 흐름 불안정 등을 포함하는 중력류의 동적 특성을 높은 정확도로 재현할 수 있음을 보여준다.

• 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.53 no.1
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• pp.1-13
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• 2020

The most common approach for computing engineering flow problems at high Reynolds number is still the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) computations based on turbulence models with wall functions. The recently developed generalized wall functions blending between the wall-limiting viscous and the outer logarithmic relations ensure a smooth transition of flow quantities across two regions. The performances and convergence properties of widely used turbulence models with wall functions that are applicable for turbulence kinetic energy (TKE), turbulent and specific dissipation rates, and eddy viscosity are presented through a series of near wall flow simulations. The present results show that RNG k-𝜖 model should be carefully applied with small tolerance to get the stable solution when the first grid lies in the buffer layer. The standard k-𝜖 and RNG k-𝜖 models are not sensitive to the selection of wall functions for both TKE and eddy viscosity, while the k-ω SST model should be applied together with kL-wall function for TKE and nutUB-wall functions for eddy viscosity to ensure accurate and stable boundary conditions. The applications to a backward-facing step flow at Re=155,000 reveal that the reattachment length is reasonably well predicted on appropriately refined mesh by all turbulence models, except the standard k-𝜖 model which about 13% underestimates the reattachment length regardless of the grid refinement.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.294-294
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• 2023

보나 댐에 설치된 배수관이나 지하에 매설된 상하수도관과 같이 물을 운반하기 위한 관로 뿐만 아니라 유류를 운송하는 관, LPG와 같은 기체를 운송하는 관처럼 유체를 운송할 때 다양한 관로를 사용한다. 그 중 사용범위나 제작에 대한 용이성 등에 의해서 원형관이 주로 사용된다. 따라서 위와 같은 원형관 내의 관수로 흐름분포에 대한 연구는 아주 중요하며 필요하다. 원형관 내 흐름분포는 관에 연결된 펌프 혹은 수조나 저수지의 수위에 의한 관내 압력에 의해 지배되어지며, 관 내부 표면의 거칠기나 관의 꺾인 정도 등 다양한 요인에 영향을 받는다. 본 연구에서는 일반적인 실험결과를 도출하기 위하여 직선의 원형관을 대상으로 실험과 수치모의를 동시에 수행한다. 실험은 높이 3m, 길이 4.5m, 폭 1.5m 수조의 바닥에서부터 0.45m 위에 위치한 1.8m 길이의 아크릴 재질의 원형관이 설치된 수조에서 진행되었으며, 수치모의 또한 동일한 규모에서 수행되었다. 수조의 수위를 변화시켜 여러가지 레이놀즈 수에 따른 관 내 흐름의 변화에 대하여 분석하는 것이 목적이며, 실험결과와 수치모의 계산결과 간의 비교검증을 통해 분석한다. 이 연구에서는 난류의 영향을 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)와 LES(large eddy simulation)을 혼합한 형태인 Hybrid RANS/LES 모형 중 하나인 DES(detacged-eddy simulation)기법을 이용하여 해석함으로써, 빠른 유속으로 인한 관 내의 강한 와(eddy)에 대한 효과를 예측하는데 한계가 있는 RANS 모형과 벽면근처에서의 흐름 해석을 위해 굉장히 높은 격자해상도가 요구되어 계산적 비용 측면에서 효율이 떨어지는 LES 모형의 한계를 극복하고자 한다. DES 모형은 벽에서 떨어진 와에 대하여 LES로 직접해석하고, 벽 근처에서의 흐름에 대해선 난류모형을 통해 모델링함으로써 벽 근처 계산격자와 계산량을 줄이면서 LES와 비슷한 결과를 얻을 수 있다. 실험결과와 수치모의 계산결과 사이의 비교검증을 통하여 관 내 흐름에 대한 수치모의의 적용성을 평가하고 실험에서 측정하기 어려운 난류강도와 압력변동의 상세한 특성을 수치모의를 통해 분석함으로서 관 내 흐름특성에 대하여 자세히 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1997.10a
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• pp.567-572
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• 1997

범용 전산유체해석(Computational Fluid Dynamics) 코드인 CFX-F3D를 이용하여 봉 다발에서의 난류 유동 수치해석을 수행하였다 3$\times$3 봉으로 구성된 부수로 사이의 난류 횡류(Crossflow) 혼합유동과 평행한 4개의 봉으로 이루어진 벽 수로에서의 난류 유동구조를 수치적으로 분석하여 각각의 실험결과와 비교하였다. 부수로 횡류 혼합유동의 경우 예측된 주 유동방향 평균 속도분포는 실험결과와 잘 일치하였으나 벽면과 인접한 부수로에서의 난류강도 분포는 다소 큰 차이가 나타났다. 백수로의 경우 수로 중심선 근처의 주 유동방향의 속도변화는 크게 예측되었고 벽 전단응력은 유로가 협소해지는 영역에서 낮게 예측되었으나 전반적으로 실험결과와 유사한 유동특성을 나타냈다. 이 연구는 봉 다발에서의 난류 유동구조에 대한 이해를 증진시킴과 더불어 CFX-F3D 코드를 평가함으로써 향후 지지격자와 임계열유속 증진장치가 부착된 복잡한 형상의 핵연료 다발에서의 유동장 수치해석의 기반을 마련하였다.

• Fire Science and Engineering
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• v.22 no.3
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• pp.181-187
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• 2008

Numerical simulation of natural convection along a vertical wall was carried out to evaluate the computational fluid dynamics simulator, which is to be utilized for study of vertical wall fires. The computed velocity and temperature profiles were compared with measurements over the turbulent boundary layer formed along the wall of 4m high and constant temperature. It fumed out that the simulator with default parameters failed to predict the turbulent natural convection showing the boundary layer flow laminar. The grid size $\Delta$x=5mm, ${\Delta}y={\Delta}z=10mm$ and Smagorinsky constant of the large eddy simulation $C_s$=0.1 were chosen through parametric investigations. Though turbulent mixing was not enough, the velocity distribution near wall, peak velocity, and temperature profile in the turbulent boundary layer agreed well with the measurements.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.21 no.1
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• pp.140-152
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• 1997

A simultaneous measurement of the wall skin friction and near-wall streamwise velocity fluctuations is performed using hot film and hot wire anemometers to investigate the relation between them. Near-wall turbulence statistics measured with a hot-wire probe are in good agreement with previous results. Turbulence properties of the wall skin friction fluctuations measured with a hot film also show fairly good agreements with those measured by others except that rms level is lower in the present study. Long-time averaged space- time correlations show that the wall skin friction is highly correlated with a turbulence structure which is tilted from the wall in the streamwise direction. Tilting angles are obtained from the phase shifts between the wall skin-friction and streamwise velocity fluctuations. The convection velocity of the near-wall streamwise velocity obtained from the space-time correlation is in good agreement with that from the direct numerical simulation database.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.25 no.4
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• pp.523-532
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• 2001

A simultaneous measurement of wall vorticity and near-wall streamwise velocity fluctuations has been performed using a V-type wall vorticity probe and an I-type velocity probe to investigate the relation between them. Long-time averaged space-time correlations show that the wall vorticity is highly correlated with a turbulence structure which is tilted from the wall in the streamwise direction and that there is a streamwise vortex pair near the wall. It is shown that a structure correlated with the streamwise wall vorticity is smaller than and prior to a structure correlated with the spanwise wall vorticity. Tilting angles are obtained from the phase shift between the wall vorticity and streamwise velocity fluctuations. The tilting angle of the structure correlated with the streamwise wall vorticity is larger than that of the structure correlated with the spanwise wall vorticity. The convection velocity of the near-wall streamwise velocity fluctuations obtained from the space-time correlation is in good agreement with previous results.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.23 no.3
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• pp.275-284
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• 1991

It is important to predict the main feature of fully developed turbulent secondary flow through infinite triangular arrays of parallel rod bundles. One-equation turbulence model which include anisotropic eddy viscosity model was applied to predict the exact velocity field. For a constant properties, Reynolds equations were solved by the finite element method. Mean axial velocity near the wall is simulated by the law of the wall. The numerical results showed good agreement with avaiable experimental data. The strength of the secondary flow increased with Reynolds number but decreased with rod spacing, P/D (pitch-to-diameter). The secondary flow affects remarkably the distribution of the axial velocity, wall shear stress and turbulent kinetic energy in the closely packed rod array bundles.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.381-385
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• 2004

본 인구에서는 레이놀즈응력모형을 이용하여 직사각형 개수로 흐름을 수치모의 하고 이차흐름의 생성 메커니즘을 제시하였다. 수치모의 결과 자유수면과 측벽의 접합부 근처에서 inner secondary flow가 발생하였다. 이는 최근 Grega 등(1995)과 Hsu 등(2000)에 의해 밝혀진 새로운 이차흐름이다. 또한 측벽에서의 전단력 분포를 계산한 결과 inner secondary flow에 의하여 수면 근처에서의 전단력 값이 증가하는 것으로 나타났다. 계산된 결과를 이용하여 와도 방정식에서 각 항의 크기를 비교하여 이차 흐름의 생성 메커니즘을 살펴보았다. 그 결과 벽 및 측벽 경계 부근에서는 난류의 비등방성에 의한 와도 생성항에 의해 이차 흐름이 생성되고, 경계와 멀리 떨어진 영역에서는 레이놀즈응력에 의한 와도 생성항이 이차흐름을 생성시키는데 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다.