• 한국화재소방학회논문지
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• 제29권5호
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• pp.42-50
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• 2015

도심지역을 단순 모델링한 실규모 공간에서 누출된 프로판 확산과정에 대해 대와동모사(Large Eddy Simulation: LES), 분리와동모사(Detached Eddy Simulation: DES) 및 비정상 레이놀즈평균기법(Reynolds Averaged Navier-Stokes: RANS)을 이용한 3가지 전산해석을 수행하였다. 전산해석은 FLUENT 14를 이용하였고 격자계는 ICEM-CFD를 이용하여 구성하였다. 그 결과 건물 주변의 프로판 농도분포는 주변 와구조와 밀접한 관련이 있어 이러한 와구조를 합리적으로 예측하는 정도에 따라 농도분포가 크게 차이날 수 있음을 알았다. LES와 DES는 비교적 유사한 와구조와 프로판 농도분포를 보이지만 RANS는 너무 부드러운 농도분포를 보여 복잡한 비정상적인(Unstedy) 난류 유동장을 재현하는데 한계가 있어 가스연료 누출 초기의 농도분포 전개과정을 예측하는 데에는 어려움이 있을 것으로 판단된다. 해석결과와 계산시간까지 고려한다면 DES 방법이 실규모에서의 가스연료 누출 확산과정에 대한 CFD 해석방법으로 적합할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집B
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• pp.704-708
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• 2000

A new efficient numerical method for computing unsteady, incompressible flows, DRANS (Decoupled Reynolds-Averaged Navier-Stokes), is presented. To eliminate the restriction of CFL condition, a fully-implicit time advancement in which the Crank-Nicolson method is used fer both the diffusion and convection terms. is adopted. Based on decomposition method, the velocity-turbulent quantity decoupling is achieved. The additional decoupling of the intermediate velocity components in the convection term is made for the fully-implicit time advancement scheme. Since the iterative procedures for the momentum, ${\kappa}\;and\;{\varepsilon}$ equations are not required, the components decouplings bring fourth the reduction of computational cost. The second-order accuracy in time of the present numerical algorithm is ascertained by computing decaying vortices. The present decoupling method is applied to turbulent boundary layer with local forcing.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.42-42
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• 2015

사행수로에서의 원심력은 비선형적인 압력분포를 야기하여 이차류, 편수위 등과 같은 불규칙하고 복잡한 흐름을 발생시킨다. 일반적으로 이들 흐름은 난류이고 매우 3차원적이며 자유수면과의 상호작용이 중요한 역할을 할 수도 있다. 환경, 유사이동, 지형 변화와 관련된 환경 수리학적 관점에서 사행수로에서의 흐름을 이해하고 설계하기 위해서는 이러한 복잡한 3차원 흐름을 정확하게 계산하는 것이 매우 중요하다. 이 연구에서는 유한차분법에 근거한 3차원 흐름해석 모형을 이용하여 사행수로에서의 난류 흐름을 모의하고자 한다. 지배방정식은 3차원 비정상 RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) 방정식이며, 난류 해석을 위해서 공학적으로 널리 이용되고 있는 난류 모형 중 k-omega 모형을 이용한다. 수치모형은 시간과 공간에 대해서 2차 정확도의 이산화 기법을 적용한다. 자유수면의 변동은 이상(two-phase) VOF (volume of fluid) 기법을 이용하여 계산한다. 수치모형의 적용 대상은 기존 문헌에서 제시되어 있는 키노시타 사인곡선을 이용하여 만든 폭 60cm의 사행수로에서 후르드수 0.23 그리고 레이놀즈수 41,700의 조건에서 발생시킨 난류 흐름이다. 적용한 난류모형들을 이용하여 해석한 결과들을 유속벡터분포와 수위의 항으로 비교분석하여 사행수로에서 발생되는 이차류와 편수위 변화 재현에 대한 수치모형의 적용성을 평가하고 각 난류모형들의 특성을 제시한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권10호
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• pp.955-966
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• 2009

초음속 유동장 내의 축대칭 기저유동에 DES 기법을 적용하였다. 이 기법은 RANS 모드에서는 Spalart-Allmaras (S-A) 난류 모델을 사용하고, Large-eddy simulation (LES) 모드에서는 부격자 모델을 기반으로 하고 있다. LES 보다 비교적 적은 비용을 갖는 DES 기법을 사용하여 기저 유동장과 기저 압력을 정교게 예측할 수 있었다. 기저유동의 정확한 예측을 위해 경계층 두께, 운동량 두께, 표면마찰과 같은 기저 가장자리 유동 물성치를 Dutton 등의 실험과 비교하였다. DES는 하류영역에서의 전단층 말림, 큰 에디 운동, 재순환영역 내의 작은 에디 운동 같은 비정상 난류 운동의 물리적 현상을 잘 모사 하였다. 또한, 경험상수 $C_{DES}$ 1.2를 사용한 현재 결과가 일반적인 경험상수 $C_{DES}$ 0.65에 비해 실험과 잘 일치함을 보여준다.

• 대한조선학회논문집
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• 제44권1호
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• pp.16-25
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• 2007

Studies of unsteady-airfoil flows have been motivated mostly by efforts to avoid. or reduce such undesirable effects as flutter, noise and vibrations, dynamic stall. In this paper, we carry out a computational study of viscous flows around a two-dimensional oscillating airfoil to investigate unsteady effects in these important and challenging flows. A fully implicit incompressible RANS solver has been used for calculating unsteady viscous flows around an airfoil. The cell-centered End order finite volume method is utilized to discretize governing equations. in order to ease the flow computation for fluid region changing in time, improve the qualify of solution and simplify the grid generation for an oscillating airfoil flow, the computational method adopts a moving and deforming grid generation technique based on the multi-block grid topology. The numerical method is applied for calculating viscous flows of an oscillating NACA 0012 in uniform flow. The computational results are compared with available experimental data. Computed results are compared with experimental data and flow characteristics of the experiment are reproduced well In the computed results.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.205-212
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• 2014

이 연구에서 현대자동차의 단순실험모델(HSM)에 대한 썬루프 버페팅에 대한 수치해석이 수행되었다. 검증을 위하여 HSM 목부위의 경계층에 대한 속도분포 해석결과를 실험결과와 비교하였다. 썬루프 해석은 두 단계로 이루어졌다. 첫 번째로 난류 RANS 모델을 이용하여 정상상태 해석이 수행되었으며, 해석결과는 CAA++의 입력값으로 사용된다. 두 번째 단계는 유동속도에 대한 1차 최대 압력피크와 버페팅 주파수 해석을 위한 비정상상태 해석이 CAA++에서 이루어졌다. 주파수와 음향압력의 수치해석 결과는 타당한 물리적 현상을 보여주고 있으며, 현대 자동차의 실험결과와 잘 일치하는 결과를 보여주었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.329-334
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• 2007

초음속 제트 마하수 1.07부터 1.2 범위에서 축대칭 제트 스크리치 톤을 해석하였다. 축대칭 모드는 낮은 마하수 축대칭 제트의 지배적인 스크리치 톤 모드이다. 난류 해석을 위해 수정된 Spalart-Allmaras 모델을 RANS (Reynolds-averaged Navier-Stokes) 방정식에 사용하였다. 스크리치 톤 해석에서 중요한 음파의 전파, shock-cell 구조, shock-cell의 비정상 거동 및 거대한 불안정 파를 정확히 계산하기 위해 비반사 특성 경계조건과 연계한 고차정확도의 ENO 기법을 사용하였다. 수치해석결과는 다른 연구자들의 실험 결과와 잘 일치하였으며, 따라서 본 연구에 사용된 수치 기법들이 초음속 제트 유동 구조 및 소음연구에 유용함을 확인하였다.

• 풍력에너지저널
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• 제5권1호
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• pp.22-32
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• 2014

The structural design of a wind turbine must show the verification of the structural integrity of all load-carrying components. Also, design load calculations shall be performed using appropriate and accurate methods. In this study, advanced numerical approach for the calculation of design loads based on unsteady computational fluid dynamics (CFD) is presented considering extreme design load conditions such as the extreme coherent gust (ECG) and the 50 year extreme operating gust (EOG). Unsteady aerodynamic loads are calculated based on Reynolds average Navier-Stokes (RANS) equations with shear-stress transport k-ω(SST k-ω) turbulent model. A full three-dimensional 5 MW offshore wind-turbine model with rotating blades, hub, nacelle, and tower configuration is practically considered and its aerodynamic interference effect among blades, nacelle, and tower is also accurately considered herein. Calculated blade loads based on unsteady CFD method with respect to blade azimuth angle are compared with those by NREL FAST code and physically investigated in detail.

• 한국전산유체공학회지
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• 제10권4호통권31호
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• pp.51-58
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• 2005

The unsteady supersonic flow over two- and three-dimensional cavities has been analyzed by the integration of unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) with the k-$\omega$ turbulence model. The unsteady flow is characterized by the periodicity due to the mutual relation between the shear layer and the internal flow in the cavity. An explicit 4th order Runge-Kutta scheme and an upwind TVD scheme based on the flux vector split with the van Leer limiters are used for time and space discritizations, respectively. The cavity has a L/D ratio of 3 for two-dimensional case, and same L/D and W/D ratio of I for three-dimensional case. The Mach and Reynolds numbers are 1.5 and 450000 respectively. In the three-dimensional flow, the field is observed to oscillate in the 'shear layer mode' with a feedback mechanism that follows Rossiter's formula. In the two-dimensional simulation, the self-sustained oscillating flow has more violent fluctuation inside the cavity. The primary fluctuating frequencies of two- and three- dimensional flow agree very well with the 2nd mode of Rossiter's frequency. In the three-dimensional flow, the 1st mode of frequency could be seen.