• 설비공학논문집
• /
• 제3권3호
• /
• pp.161-167
• /
• 1991

This paper presents the results of some measurement of the fluctuating velocity field in the turbulent boundary layer disturbed by a triangular prism and discusses the discovery of the disturbed boundary layer. A prism of height 8mm was used for experiments. The streamwise location of the prism was fixed at 1200mm downstream from the leading edge and the space between the prism center and the wall was set at three different values, 6, 15 and 33.5mm. The results show that the near-wall region of the disturbed boundary layer recovers original state much more quickly than the outer region. In the case h=6mm the recovery is faster than the other cases. Moreover, it was found that peak of fluctuating velocities moves outwards somewhat rapidly with increasing ${\times}$ mainly due to the turbulent diffusion of the fluctuating velocity.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제35권5호
• /
• pp.616-624
• /
• 2011

본 연구에서는 사각채널내에 주유속 방향에 가로지르게 배치된 반원 리브의 난류 유동에 대한 유동 특성과 열전달 증대에 관해 수치해석적으로 살펴보았다. 사각채널의 종횡비는 5이고, 수력직경 대비 리브 높이비는 0.07, 사각채널 높이 대비 리브 높이비는 0.117로서 리브 높이 대비 리브 피치비가 8~14인 리브를 주기적으로 배열하여 연구를 수행하였다. 난류 모델의 선정은 실제 현상과 근접한 벽 근처 유동 특성과 열전달을 위해 SST k-${\omega}$ 난류 모델과 v2-f 난류 모델을 이용하였다. 수치해석의 결과는 실험에 의 해 관찰된 난류 유동 특성, 열전달 및 마찰계수의 결과를 잘 예측함을 보여준다. 본 결과에서 난류 운동 에너지가 재순환류 영역의 확산과 밀접한 관련이 있음을 알 수 있고 v2-f 난류 모델이 SST k-${\omega}$ 난류 모델에 비해 실험결과를 더 잘 예측하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제23권6호
• /
• pp.722-733
• /
• 1999

The wall pressure fluctuations of a turbulent boundary layer over a flat plate have been investigated in an anechoic wind tunnel facility. The anechoic wind tunnel consists of acoustically-lined duct, muffler, and splitter-type silencer for noise suppression and vanes for reducing head losses involved. To improve spectra characteristics in high frequency range, a 1/8" pressure-type microphone sensor, which has a pin-holed cap of various diameters, was employed in this experiment. It was shown that the pin-holed microphone sensor with a dimensionless diameter $d^+$ of 7.1 resolved the high frequency pressure fluctuations most effectively among ones with various pin-hole diameters. The measured wall pressure spectra in terms of three types of scaling parameters were in good agreement with other experimental and numerical results. The pressure events of high amplitude were found to contribute to total fluctuating pressure energies in the turbulent boundary layer significantly and supposed to radiate to the far-field effectively.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제25권4호
• /
• pp.523-532
• /
• 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.

• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• 제4권1호
• /
• pp.54-62
• /
• 2017

본 연구는 OpenFOAM의 large eddy simulation (LES)를 이용하여 복단면 흐름을 분석하였다. LES는 여과된 연속방정식과 운동량 방정식을 수치적으로 해석하였다. 일방정식 LES와 비균일 격자를 적용하여 벽 부근의 난류 비등방성과 이차류를 재현하였다. 복단면 개수로 난류의 LES 결과는 홍수터의 수심이 깊은 경우와 얕은 경우에 대해서 제시하였다. 이들 결과는 실험 결과와 비교하였으며 실험결과와 계산 결과는 부합되는 양상을 보여준다. 또한 이차류를 생성하는 난류 비등방성의 역할에 대해서 제시하고 있다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제16권12호
• /
• pp.2349-2357
• /
• 1992

본 연구에서는 일정한 조도의 거친 평판이 갑자기 매끈한 평판으로 변할 때 (Fig.1 참고) 평판 위에서 발달하는 난류경계층에 관하여 연구하였다. 이때 하류에 서 난류 경계층은 위에서 설명했듯이 완전히 발달한 난류 경계층과는 상당히 다르다. 특히 대부분의 난류 모델은 완전히 발달된 평형상태의 경계층에서의 실험자료를 이용 하여 개발되었기 때문에 이러한 과도 구역에서 합리적으로 적용되기가 어렵다. 과도 구역에서 평균속도와 난류 특성치를 체계적으로 계측하기 위해서는 전단응력을 직접 계측하는 것이 중요하다. 그러나 아직 전단응력을 직접 계측한 연구는 없는 실정이 다. 본 논문에서는 최근에 제안된 CPM(computational preston tube method)를 이용 하여 과도지역에서 전단응력을 직접 측정하여 난류 경계층의 구조를 연구하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권11호
• /
• pp.1055-1063
• /
• 2012

16채널 어레이 마이크로폰을 이용하여 난류 유동장 내 벽면 압력섭동에 대한 측정을 수행하였다. 본 실험에 사용된 코팅재질은 약 50 ppi (pores per inch)의 다공성 구조로 이루어진 우레탄 물질로 이루어져 있다. 코팅의 주된 목적은 난류 유동장 내 최소한의 공간을 유지하면서 대류속도로 진행하는 난류 와들을 필터링하는 역할을 하는 것이다. 평판 위 경계층의 측정은 열선 유속계를 이용하였으며 표면 마찰계수 값을 얻기위해 CPM법을 사용하였다. 벽압력 스펙트럼과 파수-주파수 스펙트럼 측정은 코팅에 의해 얼마나 에너지가 저감되는 지를 비교하기 위해 사용되었다. 벽면 코팅은 대류하는 무차원 벽면섭동압력에너지를 저감시켰지만, 컴플라이언트 코팅된 벽면 거칠기로 인해 일반 강체 평판에 비해 상대적으로 발달된 경계층을 형성하였으며 벽면 평균전단응력과 저주파수 압력스펙트럼 레벨도 함께 증가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
• /
• pp.105-105
• /
• 2019

보나 여수로와 같은 수공구조물의 주변에서 발생하는 흐름 거동은 구조물 모서리에서 발생하는 흐름분리(flow separation)와 이에 따른 전단층(shear layer)과 재순환(recirculation) 흐름 영역의 발달 그리고 분리된 흐름의 재부착(reattachment)이 특징이다. 공학적으로 난류의 해석에 있어서 이러한 흐름 거동들을 정확하게 예측하는 것은 수공구조물 설계에 있어서 중요하다. 이 연구에서는 흐름 분리와 재순환 영역의 발달 그리고 흐름 재부착을 포함하는 후방계단(backward-facing step) 흐름을 155,000의 레이놀즈수 조건에서 하이브리드 RANS/LES 모델을 적용하여 해석결과를 평가한다. 하이브리드 모델로는 벽에 인접한 격자의 해상도에 상대적으로 민감하지 않은 SST(shear-stress transport) 난류 모델을 이용하는 DES(detached-eddy simulation) 기법을 적용하였다. 계단 높이가 h인 계산영역은 흐름방향 길이가 34h, 높이는 계단 상류와 하류에서 각각 1h와 2h 그리고 폭은 $2{\pi}$이다. 계단은 상류단으로부터 10h 하류부 지점에 위치한다. 경계조건으로 상부와 하부 벽면에 대해서는 비활조건을 적용한다. 상류부 수로에서 완전 발달한 흐름을 재현하기 위해서 유입경계조건은 유입부 하류 $2{\pi}h$ 지점에서 계산된 유속과 난류량을 매핑(mapping)기법을 이용하여 반복적으로 적용한다. 총 3.1백만개와 7.3백만개의 셀로 계산영역을 구현한 두 개의 계산격자 그리고 약 3.1백만개의 셀을 이용했지만 벽면 근처에서의 격자 구성을 다른 방식으로 설정한 두 가지 격자를 이용하여 격자 해상도가 DES 수치해석 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 수치해석결과는 본 연구에서 상류단 조건으로 적용한 매핑기법이 대상 수로에서 완전 발달한 흐름을 잘 재현함을 보여주며, 합리적인 DES 해석 결과를 얻기 위해서는 벽에 수직한 방향으로 적절한 격자의 해상도와 분포가 필요함을 보여준다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제38권5호
• /
• pp.627-634
• /
• 2018

본 연구에서는 바람의 영향을 받는 박스형 콘크리트 거더교에 대한 풍력계수를 산정하기 위하여 전산유체해석(CFD)를 수행하였다. 방음벽이 없는 교량 단면에 대한 항력계수, 양력계수 및 비틀림모멘트계수를 산정하였고, 이 풍력계수 값들을 다양한 높이의 방음벽을 갖는 교량 단면에 대한 풍력계수 값들과 비교하였다. 전산유체해석에서 풍력계수들을 산정할 때 전단응력수송(SST) $k-{\omega}$ 난류 모델을 적용하였고, 마찰 항력계수가 전체 항력계수에 미치는 기여도를 조사하였다. 연구 결과, 바람이 수평으로 불 때 항력계수는 방음벽의 높이가 커질수록 증가하였고, 마찰 항력의 기여도는 교량 단면에 방음벽이 없을 때 가장 높았다. 따라서 교량설계에서 풍력을 산정할 때 방음벽의 높이의 영향을 고려할 필요가 있으며, 벽면 마찰력은 교량에 작용하는 풍력을 산정할 때 중요한 역할을 하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제38권5호
• /
• pp.373-380
• /
• 2014

액막류는 다양한 산업분야에 적용되는 쉘-튜브 열교환기의 주요 열교환기구로 오랫동안 연구되어왔다. 액막류의 한쪽 경계는 고정벽에 접하고 있지만 반대편에서는 기체 영역과 경계를 형성하므로 액막 레이놀즈 수가 증가함에 따라 쉽게 불안정해지는 특징을 가지고 있다. 따라서 레이놀즈 수가 증가함에 따라 자유표면 파동 현상이 나타나는데, 층류 영역에서는 큰 진폭의 고립파가, 난류 천이 이후에는 낮은 진폭의 물결파가 나타난다. 액막류의 열전달 성능은 액막의 두께에 의해 크게 지배받는데 액막류에 동반된 파동은 액막 두께의 시공간적 변화를 의미하는 것이므로 이에 대한 정보를 해석적으로 수집하는 것은 액막류 열전달 성능을 예측하는데 필수적이다. 본 연구에서는 낮은 진폭의 물결파를 동반한 난류 액막류에 대하여 여러 가지 난류 모형을 적용한 해석결과들을 실험결과와 비교함으로써 난류 모형들에 대한 평가를 실시하였다.