• 제목/요약/키워드: 비선형 난류모델

검색결과 38건 처리시간 0.022초

거스트 영향이 고려된 랜덤 분포 풍하중에 대한 대형 샌드위치 패널 구조물의 유체-구조 연성해석 (Fluid-structure Interaction Analysis of Large Sandwich Panel Structure for Randomly Distributed Wind Load considering Gust Effects)

  • 박대웅
    • 한국소음진동공학회논문집
    • /
    • 제23권12호
    • /
    • pp.1035-1044
    • /
    • 2013
  • 면내 하중을 지지하는 면재와 면외 하중을 지지하는 심재로 구성되는 샌드위치 패널 구조물은 높은 비강도와 비강성을 가지므로 경량화가 요구되는 대형 구조물에 자주 이용된다. 그러나, 이러한 구조물은 필연적으로 높은 하중에 대하여 유연성의 증가를 일으키게 되므로, 이에 대한 구조 안전성 분석이 이루어져야 한다. 이에 대해 실제 풍하중은 거스트 영향 등을 비롯한 비선형성을 가지는 요소들이 고려되어야 하며, 구조물의 안전성 분석을 위하여 입력 하중에 대해 보다 실제 물리현상에 근접하게 모사되어야 한다. 이에 이 연구에서는 유체-구조 연성해석 기법을 이용하여 대형 등격자-보강 패널 구조물에 대한 구조 안전성 분석이 수행되었다. 입력하중인 풍하중에 대하여 보다 실제적 모사를 위해 불규칙 변동 속도성분인 거스트 영향이 고려된 랜덤분포 풍하중에 대한 유동장을 생성하여 압력-변위 사상을 통하여 연성해석이 수행되었다.

U-FRPM 기법을 이용한 원심팬 광대역소음의 효율적 예측 (Efficient Prediction of Broadband Noise of a Centrifugal Fan Using U-FRPM Technique)

  • 허승;정철웅
    • 한국음향학회지
    • /
    • 제34권1호
    • /
    • pp.36-45
    • /
    • 2015
  • 유동광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 통계적으로 난류를 재생하는 방법에 대한 많은 연구들이 최근에 진행되고 있다. 그 중에서도, FRPM(Fast Random Particle Mesh) 기법은 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식 해석을 통해 도출된 정상상태 유동장의 난류 운동에너지와 소산 값을 이용하여 특정한 통계적 특성을 가지는 난류를 재생하는 기법으로서 유동광대역소음 문제 등에 성공적인 적용 예에 대해서 보고되고 있다. 하지만 기존의 FRPM 방법은 축류팬과 같이 축 대칭 특성을 갖는 기계의 경우 정상상태의 유동장을 기초로 광대역소음을 예측하는 문제에는 적용할 수 있으나, 원심팬과 같이 볼루트 영역으로 인하여 축 대칭이 성립되지 않는 기계류의 유동광대역소음에는 적용할 수 없다. 본 연구에서는 이러한 FRPM 기법을 확장하여, 원심팬에서 발생하는 광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 비정상 RANS 방정식의 수치해와 연계하여 광대역소음원으로 고려되는 난류를 특정한 통계적 특성을 가지도록 재생할 수 있는 U-FRPM(Unsteady-FRPM) 기법을 제안하였다. 먼저 전산유체역학을 사용하여 RANS 방정식을 해석함으로써, 원심팬 주위의 비정상상태 유동장 정보를 도출하고, 음향상사법(Acoustic Analogy)을 기초로 도출된 유동소음원을 U-FRPM을 이용하여 모델링하였다. 모델링된 소음원은 경계요소법을 통해 구현되는 선형음향전파모델과 연계하여 수음점에서 광대역소음을 예측하는데 이용되었다. 예측된 결과와 실험결과의 비교를 통해 본 논문에서 제시한 방법의 유효성을 확인하였다.

한국 노인 식사의 탄수화물 에너지비에 따른 만성질환 위험성 비교: 2007~2009년 국민건강영양조사 자료 이용 (Comparison of chronic disease risk by dietary carbohydrate energy ratio in Korean elderly: Using the 2007-2009 Korea National Health and Nutrition Examination Survey)

  • 박민선;서윤석;정영진
    • Journal of Nutrition and Health
    • /
    • 제47권4호
    • /
    • pp.247-257
    • /
    • 2014
  • 우리나라 대다수 노인이 고 탄수화물 식사를 하고 있고, 고 탄수화물 식사가 만성질환의 위험과 관련될 수 있다고 보고되었다. 이에 본 연구는 한국 노인에서 탄수화물 에너지비 수준에 따른 만성질환 위험성을 파악하고자 2007~2009년 제4기 국민건강영양조사 자료를 이용하여 65세 이상 노인 3,917명을 대상으로 1일 에너지 섭취량이 500~5,000 kcal에 속하면서, 고혈압, 당뇨, 고지혈증, 뇌졸중, 심근경색 또는 협심증, 빈혈로 치료받는 자를 제외한 1,535명에 대한 자료를 분석하였다. 식사의 탄수화물 에너지비가 55~70%인 적정군과 70%를 초과한 과다군의 두 군으로 대상자를 분류하여 영양섭취상태와 만성질환의 위험 비율을 비교하였다. 모든 자료는 제4기 국민건강영양조사의 가중치를 적용한 후 성, 거주지역, 소득수준, 교육수준 또는 에너지 섭취량을 보정하여 일반선형모델을 사용하여 분석하였다. 만성질환 위험도는 로지스틱 회귀모형을 적용하여 만성질환 위험요인의 판별기준치에 따라 위험군의 백분율과 교차비를 구하고 ${\alpha}$ = 0.05 수준에서 유의성을 검토하였다. 1) 전체 대상자 중 탄수화물 과다군이 81.4%로 적정군에 비해 4배 이상 많았다. 과다군에 남자보다는 여자가 많았고, 읍면에 거주하고, 소득수준과 교육수준이 낮은 사람이 많았다. 2) 체질량 지수에서는 두 군 간에 차이가 없었으나, 체중, 허리둘레, 이완기 혈압이 과다군에 비해 적정군에서 높았다. 3) 탄수화물비 과다군에서 육류 및 난류, 우유 및 유제품, 주류의 섭취 빈도가 낮았고, 반면에 서류의 섭취 빈도는 높았다. 남자에서는 탄수화물 적정군에서 육류 및 난류의 섭취빈도가 높았고, 여자에서는 육류 및 난류 외에도, 우유 및 유제품, 스낵류, 해조류의 섭취 빈도가 적정군에서 높았다. 4) 탄수화물: 단백질: 지방 에너지비는 과다군 79.87: 11.66: 8.46, 적정군 64.88: 16.18: 18.94로 두 군 간에 탄수화물비 외에도 단백질비와 지방비에 큰 차이가 있었고, 에너지 섭취량은 과다군의 1,492 kcal에 비해 적정군이 1,722 kcal로 높았다. 조섬유, 칼륨, 비타민 A, 카로틴, 비타민 C섭취량은 두군 간에 차이를 보이지 않았으나, 나머지 영양소-단백질, 지방, 칼슘, 인, 철분, 레티놀, 티아민, 리보플라빈, 나이아신, 수분-의 섭취량이 탄수화물 적정군에서 높았다. 5) 영양소적정섭취비 (NAR)와 영양밀도지수 (INQ) 역시 비타민 C를 제외한 모든 영양소에서 탄수화물 적정군이 높았다. 성별로 분석하였을 때에도 전체 대상자에서와 비슷한 경향이었으나, 특히 칼슘, 리보플라빈의 영양소적정섭취비와 영양밀도지수가 여자 탄수화물 과다군에서 매우 낮았다. 6) 탄수화물 적정군에서 과다군에 비해 여성은 복부비만의 위험이 1.719배, 남자는 이상지질혈증의 위험이 2.094배 높았다. 이를 요약하면 탄수화물 과다군에서 동물성 식품의 섭취빈도가 낮고 에너지 및 다수 영양소의 섭취량이 낮아 영양부족의 우려가 있으나 빈혈 위험도에는 차이가 없었고, 남자에서는 이상지질혈증, 여자에서는 복부비만의 위험이 탄수화물 적정군에 비해 낮게 나타나서 탄수화물 과다군에서 만성질환의 위험이 높고 빈혈 위험이 높으리라는 연구 가설과는 일치하지 않는 결과를 나타내었다. 추후 이에 대한 확인과 함께, 노인 연령층을 일반 성인층에서 분리하여 만성질환 위험을 낮추는데 도움을 줄 수 있는 노인의 적정 탄수화물 에너지비 설정을 위한 연구가 필요하다.

수치 모사를 통한 사출관 내부의 열유동 해석 (Thermo-fluid Dynamic Analysis through a Numerical Simulation of Canister)

  • 김현묵;배성훈;박철현;전혁수;김정수
    • 한국추진공학회지
    • /
    • 제21권1호
    • /
    • pp.72-83
    • /
    • 2017
  • 본 연구에서는 유도탄 사출관 내부의 수치모사를 통해 이상 유동에 대한 열 유체역학적 분석을 수행하였다. 고정된 해석영역에서 계산이 진행되었고 증발이 완료된 물을 냉각제로 사용하였다. 고온의 공기와 냉각제간의 상호작용 및 유동장을 해석하기 위해, Realizable $k-{\varepsilon}$ 난류 모델과 VOF (Volume Of Fluid) 모델을 선정하고 냉각제 유량에 따른 수치 해석을 진행하였다. 해석결과, 사출관 상부 압력은 냉각제 유량에 따라 비선형적으로 증가하였다. 그리고 내부에서의 유동 진행 과정과 온도분포, 냉각제분포가 밀접한 연관이 있음을 확인하였다. 사출관 하부의 초기 온도는 냉각제량의 증가에 비례하여 감소하지만, 특정시간 이후 경향이 역전되면서 오히려 온도의 상승을 유발하였다. 또한, 혼합가스의 순환유동에 의해 초기의 온도변화가 요동하는 경향도 확인되었다.

슬로싱 영향을 동반한 해양 부유체의 2자유도 거동 수치해석 (Numerical analysis of 2-DOF motions of an ocean floater with sloshing effects)

  • 김현종;최윤환;이연원
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
    • /
    • 제37권6호
    • /
    • pp.617-622
    • /
    • 2013
  • 해양 부유체 내부 유체는 파랑에 의한 외력을 받게 되면 슬로싱(sloshing)이 발생하게 된다. 부유체의 슬로싱에 의한 영향을 해석하기 위해서, 파랑에 의한 부유체의 거동뿐만 아니라 슬로싱에 의한 부유체의 응답을 고려한 결합적인 해석이 필요하다. 전산유체역학(CFD) 해석에 있어서, 외란은 비선형 파랑인 Stokes 5차 이론을 사용했고, 유동 해석은 Navier-Stokes 방정식과 Shear-Stress Transport(SST) 난류 모델을 이용하였다. 해양 부유체는 Pitch, Heave 운동에 대한 2자유도 해석을 진행 하였고, 결과에서는 슬로싱을 포함한 강체 운동을 확인 할 수 있다.

습식분류층 석탄가스화기 수치해석 및 실험적 연구 (Numerical and Experimental Study on the Coal Reaction in an Entrained Flow Gasifier)

  • 김혜숙;최승희;황민정;송우영;신미수;장동순;윤상준;최영찬;이재구
    • 대한환경공학회지
    • /
    • 제32권2호
    • /
    • pp.165-174
    • /
    • 2010
  • 석탄 가스화 반응을 모델링하여 습식분류층 석탄 가스화기의 반응특성에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 본 연구의 목적은 신뢰성 있는 수치해석기술을 이용하여 가스화 장치의 기본설계와 더불어 최적 운전조건의 설정에 있다. 석탄 가스화 반응은 복사가 관여하는 고체와 기체의 이상 난류반응으로서 수증기 증발로부터 휘발화, 촤와 가스의 반응 등 일련의 연소반응의 구조를 가진다. 본 연구에서는 실험과 수치해석적인 방법을 병행하여 연구를 수행하였으며 한국에너지기술연구원에 설치된 1톤 규모의 실험용 가스화기를 대상으로 하였다. 본 연구에서는 기본적으로 상용프로그램을 사용하였으며 석탄 가스화 반응해석에 필요한 여러 서브루틴을 개발하여 해석하였다. 세부 반응 서브루틴의 난류반응은 기본적으로 에디붕괴모델에서 화학적 반응속도의 개념을 조화평균의 형태로 사용하였다. 그리고 석탄입자궤적은 라그란지안 접근방식을 선택하였으며 입자의 궤적 계산에서 저항력에 나타나는 난류비선형적인 문제에 대한 모델도 고려하였다. 이와 같이 개발된 프로그램은 실험에서 얻어진 가스농도와 온도분포 그리고 냉가스 효율 등의 자료들과 비교하여 성능을 일차적으로 검토하였다. 석탄의 입자크기분포, 석탄 슬러리 농도, 그리고 가스화기의 형상변화는 가스화 성능에 직접적으로 영향을 주며 이를 합성가스 생성량과 냉가스 효율을 통해 비교 검토하였다. 본 연구 결과가 비록 물리적으로 타당하고 변수연구의 일관성을 보여주나 기류층 석탄가스화 반응장치의 복잡성을 고려하여 볼 때 보다 많은 실험결과에 대한 정교한 모델검증 노력이 신뢰성 있는 프로그램의 완성에 필요할 것으로 판단된다.

한국 성인의 아침식사 에너지 수준에 따른 대사적 위험과 영양상태: 2007~2009년 국민건강영양조사 자료 이용 (Metabolic risk and nutritional state according to breakfast energy level of Korean adults: Using the 2007~2009 Korea National Health and Nutrition Examination Survey)

  • 장소현;서윤석;정영진
    • Journal of Nutrition and Health
    • /
    • 제48권1호
    • /
    • pp.46-57
    • /
    • 2015
  • 우리나라 성인에서 아침결식이 증가하고 있으며, 아침결식은 대사적 위험을 증가시킨다고 한다. 본 연구는 한국성인을 위한 대사적 위험성이 낮은 아침식사 에너지 수준을 제시하고자 제4기 (2007~2009) 국민건강영양조사 자료를 이용하여 19~64세 성인 12,238명을 대상으로 1일 에너지섭취량이 500~5,000 kcal에 속하며, 임신 또는 수유중인 자, 대사 이상 질환이나 암으로 치료받는 자를 제외한 7,769명 (남자 38.4%, 여자 61.6%)의 자료를 분석하였다. 아침식사 에너지비율은 개인별 아침식사의 에너지섭취량이 에너지 필요추정량의 10% 미만 (극저에너지군), 10~20% 미만 (저에너지군), 20~30% 미만 (중간에너지군), 30% 이상 (충분에너지군)인 네 군으로 분류하여 대사질환의 위험요인별 교차비와 영양상태를 비교하였다. 모든 자료는 해당 년도의 가중치를 적용한 후 일반선형모델을 사용하여 성, 연령, 거주지역, 소득수준, 교육수준, 직업 유무 또는 에너지 섭취량을 추가 보정하여 분석하였다. 유의성은 ${\alpha}=0.05$ 수준에서 검토하였다. 1) 전체 대상자 중 아침식사 에너지가 1일 에너지필요추정량의 30% 이상에 속하는 대상자는 16.9%, 20~30% 미만군에 39.2%, 10~20% 미만군에 37.6%, 10% 미만군에 6.3% 순으로 나타났다. 극저에너지군과 저에너지군에는 여자보다 남자, 19~39세의 젊은 성인, 도시 거주자가 많았고 소득수준은 중상이상, 교육수준은 고졸이상이 많았고 직업을 가진 사람, 가족과 아침식사를 하지 않는 사람이 많았으나 중간에너지군과 충분에너지군에는 그와 대조적으로 여자, 40세 이상 성인, 읍면거주자, 소득과 교육수준이 낮고, 무직, 가족과 식사하는 사람이 많았다. 2) 충분에너지군에서 곡류 (주식류, 스낵류), 당류와 함께 감자류, 두류, 육류 및 난류, 어패류, 채소류, 과일류, 유지류, 조미료류의 섭취량이 네 군보다 높았다. 극저에너지군은 채소류의 섭취량이 네 군 중 가장 낮았고, 스낵류, 당류와 함께 육류 및 난류, 유지류, 조미료류의 섭취량이 저에너지 군과 중간에너지군보다 높았다. 3) 아침식사 에너지가 낮은 군일수록 지방에너지비와 단백질에너지비는 높고 탄수화물에너지비는 낮았으며, 에너지와 모든 영양소 섭취량 및 영양소적정섭취비 (NAR, MAR)가 낮아 영양소별 평균필요량 (EAR)에 미달되게 섭취한 대상자의 비율이 높았다. 충분에너지군은 에너지와 모든 영양소의 섭취실태가 가장 양호하였다. 4) 체중, 신장, 체질량지수와 허리둘레가 극저에너지군에서는 높은 반면, 충분에너지군에서는 낮아서 복부 비만위험은 충분에너지군을 기준으로 아침에너지섭취가 낮을수록 증가하여 극저에너지군에서 1.9배로, 저에너지군 1.44배, 중간에너지군 1.32배에 비해 높았으며, 체질량지수에 의한 비만 위험도 유사한 결과를 보였다. 또한 충분에너지군에서 혈청총콜레스테롤이 가장 낮아서 이상지질혈증 발생 위험은 충분에너지군에 비해 극저에너지군에서 1.84배 높았고 공복혈당에 의한 당뇨 발생 위험도 극저에너지군에서 1.57배 높았다. 이상의 연구결과에서 19~64세 성인에서 아침식사 에너지가 개인별 에너지 필요추정량의 10% 미만인 군은 비만, 이상지질혈증, 당뇨의 위험과 동시에 영양부족의 우려가 있는 반면에, 에너지 필요추정량의 30% 이상군은 대사위험성이 가장 낮고 영양상태가 가장 양호하였기 때문에 우리나라 19~65세 미만 성인을 위한 아침식사의 에너지 가이드라인으로 에너지 필요추정량의 30% 이상을 제시할 수 있을 것으로 보인다.

한국 폐경 후 여성 커피소비자에서 우유섭취여부에 따른 골밀도와 영양상태 비교 : 2008~2009년 국민건강영양조사 자료 이용 (Bone mineral density and nutritional state according to milk consumption in Korean postmenopausal women who drink coffee: Using the 2008~2009 Korea National Health and Nutrition Examination Survey)

  • 유선형;서윤석
    • Journal of Nutrition and Health
    • /
    • 제49권5호
    • /
    • pp.347-357
    • /
    • 2016
  • 한국인의 최근 커피소비의 급격한 증가는 카페인의 과다 섭취로 이어지고 이는 칼슘흡수를 낮춰 골밀도 저하를 야기할 수 있다. 이에 본 연구에서는 한국 폐경 후 여성 커피소비자에서 우유섭취 여부가 골밀도에 차이를 가져올 수 있는지 파악하고자 국민건강영양조사 제4기 2, 3차년도(2008년, 2009년) 자료를 이용하여 50세 이상 폐경 후 여성을 대상으로 갑상선장애, 만성질환, 암을 진단받거나 치료받는 자, 골다공증 치료를 받는자와 여성호르몬제 복용자를 제외한 1,373명의 자료를 분석하였다. 커피와 우유 섭취 여부에 따라 커피는 섭취하나 우유를 섭취하지 않는군 (커피군), 커피와 우유를 모두 섭취하는군 (커피 우유군), 커피를 섭취하지 않으면서 우유를 섭취하는군 (우유군), 커피와 우유를 모두 섭취하지 않는군 (비섭취군)의 네 군으로 분류하고 부위별 골밀도와 영양상태를 비교하였다. 모든 자료는 해당 년도의 가중치를 적용한 후 일반선형모델을 사용하였고, 골밀도 비교시에는 연령, 체질량지수, 신체활동, 음주, 흡연, 칼슘섭취량을 보정하여 분석하였다. 유의성은 ${\alpha}=0.05$ 수준에서 검토하였다. 1) 전체 대상자 중 커피 우유군은 65세미만의 젊은 층이 많고 교육수준과 소득수준이 높고, 도시 거주자가 많았다. 반면에 비섭취군과 커피군은 65세 이상이 많고 교육수준과 소득수준이 낮으며 읍 면 거주자가 많았다. 커피 우유군에서 음주자의 비율이 높았으나, 신체적 활동 정도나 흡연에서는 군 간에 차이가 나타나지 않았다. 2) 총대퇴골과 요추부위의 골밀도 및 T-score값은 커피 우유군에서 세 군에 비해 가장 높았고 우유군, 커피군의 순으로 높았으며, 비섭취군에서 가장 낮았다. T-score값으로 골 건강상태를 판정하였을 때 유의성은 나타나지 않았으나, 커피 우유군에 골밀도 정상 해당자가 많고 우유군, 커피군이 그 뒤를 이었고, 비섭취군에 골다공증 해당자가 많이 나타나는 경향을 보였다. 3) 허리둘레를 제외하고는 체중, 신장, 체질량지수, 제지방조직량이 커피 우유군에서 모두 높았다. 반면에 커피군은 커피 우유군에 비해 이들 체위계측치가 모두 낮았고, 또한 우유군에 비해 신장은 낮고 체중은 높아 체질량지수가 높고 허리둘레도 높은 대신 제지방량은 낮았다. 우유군은 네군 중 체질량지수와 허리둘레가 가장 낮고 제지방량은 커피 우유군 다음으로 높았다. 비섭취군은 네군 중 체중, 신장, 제지방량이 가장 낮았고 허리둘레는 가장 높았다. 혈청부갑상선호르몬 농도는 비섭취군에서 높았고 우유군에서 가장 낮았다. 4) 커피 우유군은 대다수 식품군의 섭취 빈도가 다른 세군에 비해 높았다. 우유군은 총곡류와 우유류를 제외하고 대다수 식품군의 섭취빈도가 커피 우유군에 비해 낮았으나, 육 난류, 어류, 버섯류와 과일류는 커피 우유군에 필적하는 수준이었고 커피군에 비해서는 대다수 식품군에서 더 높은 섭취빈도를 나타내었다. 영양소섭취상태는 조사대상 영양소 중 나트륨과 칼륨에서만 유의성이 없었을 뿐, 칼슘을 포함하여 에너지, 단백질과 인, 철분, 비타민 C와 지방에너지비가 두 우유군 (커피 우유군과 우유군)에서 비슷하게 높았고, 5개 영양소의 평균 영양소적정섭취비 (MAR) 역시 두 우유군에서 높았다. 반면에 커피군과 비섭취군은 다수 식품군의 섭취빈도가 낮게 나타났고 미량 영양소의 섭취 수준도 상대적으로 낮았다. 이상의 연구결과에서 한국 폐경 여성 커피 섭취자에서 커피 비섭취자에 비하여 골밀도가 높은 것으로 나타났으며, 특히 커피와 우유를 함께 섭취한 군이 커피 단독군에 비해, 또 커피를 안 마시고 우유만 섭취하는 군에 비해 골밀도도 높고 체위와 체조성과 무기질 및 전반적인 영양상태가 양호한 것으로 나타났으며, 커피 단독군에 비해, 우유만 섭취하는 군이 골밀도와 체조성 및 영양섭취상태가 모두 양호한 결과를 보였다. 결론적으로 한국 폐경여성에서 우유를 포함한 다양한 식품군과 균형잡힌 영양섭취를 하는 경우, 단순히 커피 섭취가 골밀도에 영향을 주는 것 같지는 않다.