• 제목/요약/키워드: 성층화

검색결과 270건 처리시간 0.029초

켈빈-헬름홀츠 불안정성 내에서의 부유사 혼합 거동 모사 (Turbulent mixing of suspended sediments in the Kelvin-Helmholtz instability using Large-eddy Simulation)

  • 구혜윤;황진환
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
    • /
    • pp.386-386
    • /
    • 2015
  • 담수가 해수에서 흘러드는 하구에서는 성층이 관측되며 이것은 난류의 미세구조를 변화시키는 주요 원인으로 작용한다. 이러한 성층화 현상은 하구 내 부유사의 군집인 하구 최대혼탁수(Estuarine Turbidity Maximum, ETM)의 형성에 영향을 주게 된다. 본 연구는 성층의 하구 최대 혼탁수 생성 메커니즘에 관심을 두고 수치모델링을 활용한 미세 난류의 부유사 거동 분석에 초점을 두었다. 성층과 전단응력 사이의 난류 혼합을 대표하는 유동인 켈빈-헬름홀츠 불안정성(Kelvin-Helmholtz Instability)을 도입하고 성층 경계면 근처에서 부유사의 이송을 높은 레이놀즈수(Reynolds number) 유동에서 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes Simulation)보다 다양한 규모의 에너지 획득이 가능하여 미세 난류 구조 재현에 장점을 갖는 Large-eddy Simulation(LES)를 활용하여 모사하였다. 여기에서, 부유사는 주위 유동의 물리적 특성 변화에 영향을 미치지 않는 Passive scalar로 가정하였으며 $6^{th}$-order Lagrangian 다항식 보간법을 적용하여 입자의 이동 속도를 계산하고 이를 시간에 대해 적분함으로써 이동 궤적을 추적하였다. 수치 모델 결과 Lock-exchange 유동 내에서 켈빈-헬름홀츠 불안정성이 발생함에 따라 경계면 주위에 위치한 부유사가 billow 내에서 트랩핑(trapping)되는 것을 보여주어 KH-billow 혹은 braids 내의 미세 난류에 의한 영향이 확인되었다. 본 연구에서는 LES를 활용하여 성층류 및 성층류 내의 부유사 혼합을 모사하여 난류의 정도에 따른 이동 궤적의 차이에 대해서 분석함으로써 성층의 난류 강도 저하에 따른 부유사의 군집으로의 영향에 대해 서술한다.

  • PDF

열적성층화가 DME/n-Butane 예혼합압축자기착화연소에 미치는 영향에 관한 연구 (Study on the Effect of Thermal Stratification on DME/n-Butane HCCI Combustion)

  • 임옥택
    • 대한기계학회논문집B
    • /
    • 제34권12호
    • /
    • pp.1035-1042
    • /
    • 2010
  • HCCI 엔진연소에서 열적성층화 효과는 노킹을 회피하는 수단으로서 생각되고 있다. 본 연구에서는 DME 와 n-Butane 을 연료로 하는 HCCI 엔진연소의 열적성층화 효과를 조사하였다. 예혼합기가 연소실내부에 투입되고 부력의 효과를 이용하여 연소실 내부에 열적성층화를 형성한다. 그 뒤에 피스톤의 압축에 의해서 단열압축 시킨 후 연소실압력과 2 차원화학발광법을 계측하여 해석하였다. 열적성층화가 존재하는 경우에는, 저온산화반응과 고온산화반응의 시작시기가 균질한 경우에 비해서 진각되었고 연소기간은 길어졌다. 발광의 시작은 온도가 높은 곳에서부터 시작하여 온도가 낮은 곳으로 전파 되는 것을 확인하였고 발광기간도 길어짐을 확인하였다.

상부 코일히터를 갖춘 나선재킷형 태양열 축열조의 성능예측을 위한 CFD 해석모델 개발 및 검증 (Computational Fluid Dynamics Model for Solar Thermal Storage Tanks with Helical Jacket Heater and Upper Spiral Coil Heater)

  • 백승만;종일명;남진현;정재동;홍희기
    • 대한기계학회논문집B
    • /
    • 제37권4호
    • /
    • pp.331-341
    • /
    • 2013
  • 태양열 온수급탕 시스템에서는 태양열 에너지가 집열판에서 획득되고 열매체로 전달되어 최종적으로 온수의 형태로 축열조에 저장된다. 본 연구에서는 상부 코일히터를 갖춘 나선재킷형 축열조의 축열성능 특성을 정확하게 해석할 수 있는 전산유체역학 모델을 개발하였다. 본 연구에서 고려한 축열조는 벽면에 열매체의 나선유로가 형성된 맨틀형 축열조의 일종으로 시스템 설계 단순화, 저유량 운전, 성층화 촉진 등의 장점을 지닌다. 또한 축열조 내부에 추가적인 코일히터가 장착되어 축열성능과 성층화의 추가적인 향상을 도모할 수 있다. 본 연구에서 개발된 해석모델의 검증은 실제 태양열 온수급탕 시스템의 실증실험 결과와 비교를 통하여 수행되었으며, 온수의 온도변화, 열매체의 온도변화, 성층화 온도분포의 측면에서 잘 일치하는 결과를 얻었다.

직접분사식 가솔린엔진의 연소실 형상이 성층화 연소에 미치는 영향 (Effects of Combustion Chamber Shape on the Stratified Combustion of a GDI Engine)

  • 송재원;김미로;조한승;여진구;조남효
    • 한국자동차공학회논문집
    • /
    • 제10권1호
    • /
    • pp.67-75
    • /
    • 2002
  • A study to investigate the influence of combustion chamber shape, especially piston top face configuration, on the combustion stability is presented with CFD analysis and single cylinder GDI engine test. Initial configuration of the piston bowl was designed with CFD analysis and further parametric studies of the design factors on the piston top face were carried out through the single cylinder GDI engine test. It was found that both the geometry of piston top face and the compression ratio have great influences on the combustion stability. Of interest is that the design factors of the GDI piston to prevent mixture diffusion out of the piston bowl have important roles for the stable combustion at the stratified mixture condition. Also the relationship between spray impingement and flow pattern in a GDI piston bowl should be considered to design an optimal bowl configuration for stable stratified combustion.

PLIF를 이용한 희박연소엔진에서의 연료 성층화에 관한 연구 (Fuel Stratification Process in a Lean Burn Internal Combustion Engine by Using Planar Laser Induced Fluorescence)

  • 정경석
    • 한국자동차공학회논문집
    • /
    • 제11권3호
    • /
    • pp.7-12
    • /
    • 2003
  • Mixture formation in the cylinder of a lean bum engine has been observed by Laser Induced Fluorescence technique. XeCl laser (308nm) was used to produce a laser sheet. 3-pentanone has been added to iso-octane fuel to produce fluorescence, the intensity of which is proportional to the concentration of the fuel. The laser sheet was introduced through the piston window and the fuel distribution in the vertical plane was observed through a side window. Comparison has been made for the cases of selected fuel injection timing as 0, 360, 405, and 450 CA. For the case of 0 and 360 CA injection, uniform fuel distribution in the combustion chamber has been obtained at the ignition time which is favorable for the high load mode. And the late injection cases, 405 and 450 CA, revealed the stratified formation of rich mixture around the spark plug. That extends the lean misfire limit and reduces cyclic variation in the low load mode.

성층화 열용량 모델을 이용한 VAV 시스템 급기 제어 시뮬레이션 (Simulation of Supply Air Control in a VAV System Using a Stratified Lumped Thermal Model)

  • 문정우;김서영;김원년;조형희
    • 설비공학논문집
    • /
    • 제12권7호
    • /
    • pp.632-641
    • /
    • 2000
  • The present study concerns the simulation of supply-air control in a variable air volume (VAV) system. A stratified lumped thermal model (multi-zone model) is suggested to predict local thermal response of an air-conditioned space. The effects of various thermal parameters such as the cooling system capacity, the thermal mass of air-conditioned space, the time delay of thermal effect, and the building envelope heat transmission are investigated in detail. Further, the influence of control parameters, PI control factor and the sensor location on a VAV system is quantitatively delineated. The results obtained show that the previous homogeneous lumped thermal model (1-zone model) may predict a significantly different thermal response in the air-conditioned space according to the sensor location.

  • PDF

나선유로에 의한 태양열 축열조 성층화 촉진(제2보 시뮬레이션) (Enhancement of Stratification for Solar Water Storage Tank with Spiral Jacket and Coil(Part 2 Simulation))

  • 이성훈;손효석;홍희기
    • 설비공학논문집
    • /
    • 제26권1호
    • /
    • pp.8-14
    • /
    • 2014
  • We have performed experiments to enhance the stratification in a storage tank in order to raise the collector efficiency and solar fraction in solar thermal systems. The storage tank with a spiral jacket in the side wall has a scroll-shaped heat exchanger coil added to the upper part. The performance was compared between only the side and upper-side heating part through simulation using TRNSYS under the same weather conditions and initial conditions. As a result, the upper-side heating has a 4.2% advantage in solar fraction, but almost no increase in collector efficiency.

구 후류에 미치는 유동장 밀도 성층화 영향 전산 해석 (Numerical Study for Effects of Density-Stratification on Wake Behind a Sphere)

  • 이승수;양경수;박찬욱
    • 대한기계학회논문집B
    • /
    • 제28권5호
    • /
    • pp.553-559
    • /
    • 2004
  • Stratified flow past a three-dimensional obstacle such as a sphere has been a long-lasting subject of geophysical, environmental and engineering fluid dynamics. In order to investigate the effect of the stratification on the near wake, in particular, the unsteady vortex formation behind a sphere, numerical simulations of stratified flows past a sphere are conducted. The time-dependent Navier-Stokes equations are solved using a three-dimensional finite element method and a modified explicit time integration scheme. Laminar flow regime is considered, and linear stratification of density is assumed under Bossiness approximation. The computed results include the characteristics of the near wake and the unsteady vortex shedding. With a strong stratification, the separation on the sphere is suppressed and the wake structure behind the sphere becomes planar, resembling that behind a vertical cylinder.

성층화 혼합기의 연소 모델링 (Combustion Modeling for Stratified Charge)

  • 김용태;배상수;민경덕
    • 한국자동차공학회논문집
    • /
    • 제9권4호
    • /
    • pp.50-55
    • /
    • 2001
  • To simulate the combustion process under stratified charged conditions, like GDI engines, the new combustion model is proposed, which is based on Welter's FAE model and Peters' PDF model for considering primary reactions. In addition to these models, the new laminar burning velocity correlation and diffusion flame model are also included in the proposed model. The former can be applicable to much wider range of equivalence ratio, pressure and temperature than the others, such as Keck's and Guilder's models, and the latter has been derived from water-gas shift reaction and hydrogen oxidation, by which the secondary reactions can be considered after primary reactions. 3-D computation has been performed by using STAR-CD v3.05 in the simple cylindrical geometry under stratified charged condition. Judging from the calculated results, the present model proves to be reasonable to simulate the characteristics of flame propagation and concentrations of products in burned regions.

  • PDF

EGR 배기가스의 성층화 조건에 따른 HCCI 엔진의 연소 특성에 관한 수치해석 연구 (A Numerical Study on Combustion Characteristics of HCCI Engine with Stratification Condition of EGR Exhaust Gases)

  • 이원준;이승로;이창언
    • 한국자동차공학회논문집
    • /
    • 제19권6호
    • /
    • pp.46-52
    • /
    • 2011
  • Homogeneous charge compression ignition (HCCI) is the best concept able to provide low NOx and PM in diesel engine emissions. This new alternative combustion process is mainly controlled by chemical kinetics in comparison with the conventional combustion in internal combustion engine. However, HCCI engine's operation have an excessive rate of pressure rising during the combustion process. In this study, stratification condition of EGR exhaust gases was used to reduce the pressure rising during the combustion process in HCCI engine. Also, combustion characteristics and emissions characteristics were investigated using the detailed diesel surrogate reaction mechanism.