• Journal of the KSME
• /
• v.26 no.5
• /
• pp.375-381
• /
• 1986

De-Laval 노즐에서 경계층 배제두께의 음수현상에 대하여 수학적 모델을 통한 수치 고찰 한 결과 배제두께 뿐만 아니라 다음과 같은 경계층의 특성을 알 수 있었다. (1)온도비($T_w/T_0$)가 작아질수록 경계층 두께가 상대적으로 커진다. (2)운동량두께의 변화도 단열 벽면이 아닌 경우에는, 비압축성(${\rho}=const$) 유체 보다. 온도비가 작을수록 항상 커진다. (3) 경계층 배제두께는 온도비가 작은 경우 음(―)의 값을 나타내고 있어, 유효유동 단면적의 확대 현상을 보이고 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.38 no.12
• /
• pp.983-990
• /
• 2014

This research focused on designing an appropriate thermocouple sensor for a thermal boundary layer with a large temperature gradient. It was designed to minimize the conduction error from a constant temperature wall in a boundary layer. A $79.9-{\mu}m$ thermocouple was chosen, and a five-axis device jig was developed to fabricate a butt-welded thermocouple, which is different from arc-welded junction thermocouples. This was used to minimize the size of the thermocouple junction. In addition to fabricating butt-welded thermocouples, a thorough calibration was conducted to decrease the internal error of a multimeter to ensure that the data from the butt-welded and regular thermocouples were almost the same. Based on this method, a butt-welded thermocouple with a small junction was found to be suitable for measuring the temperature in a thermal boundary layer with very large thermal gradients. Using this thermal boundary layer probe, the thermal boundary layers in a turbine cascade were measured, and the Nusselt numbers were obtained for the turbine endwall.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
• /
• v.11 no.2
• /
• pp.262-270
• /
• 1987

A numerical method is presented which can solve the unsteady momentum and thermal boundary layers, coupled through the agency of buoyancy force, over a heated circular cylinder impulsively started from rest. By linearizing the nonlinear finite difference equations without sacrificing accuracy, numerical solutions are obtained at each time step without iteration. To get rid of the requirement of excessive number of grid points in the region of reversed flow, special form of transformed variables are used, by which the computational boundary layer thickness is maintained almost constant. These numerical properties enable the method to easily handle the region of reversed flow and how the singularity develops in the interior of the boundary layer. In order to investigated the thermal effects on the skin friction, heat flux, displacement thickness and on the separation, we have successfully solved three different cases of the buoyancy parameter .alpha.(Gr/Re$^{2}$).

• Proceeding of EDISON Challenge
• /
• 2012.04a
• /
• pp.113-116
• /
• 2012

본 연구에서는 마하수 변화에 따른 층류유동 변화를 살펴보았다. 해석 프로그램은 EDISON_CFD를 이용하고, EDISON_CFD에서 사용한 수치기법과 Scheme에 대해서 언급한다. CFD기법을 이용하여 해석한 결과를 경계층조건의 이론 해석방법인 Blasius Boundary Layer와 비교하였다. 각 요소마다 해석한 결과를 통하여 층류 경계층의 특성을 살펴보았다. 그 결과 마하수 증가에 따른 평판의 온도 증가와 밀도 감소가 경계층을 선형적으로 증가시키는 것을 보았다. 또한 마하수 증가에 따른 점성계수의 증가를 살펴봄으로서 층류유동에서 마하수의 증가는 점성에 의한 운동량 확산을 증가시킨다는 것을 보았다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
• /
• v.9 no.4
• /
• pp.518-527
• /
• 1985

대류-대류의 복합 열전달 문제를 유한차분법을 사용하여 수치적으로 연구하였다. 아래로부터 가열되는 직사각형 공동 내에서의 자연 대류와 공동 위쪽의 외부 난류 경계층 유동이 복합된 경우의 열전당 현상을 고려하였다. 두개의 서로 다른 모우드의 대류가 온도 분포가 미리 알려져 있지 않은 얇은 수평평판에 의해 분리되어져 있다는 점이 본 논문의 특이점이다. 수치적 해석은 Reynolds 수와 Grashof 수 및 공동의 기하학적 종횡비의 매개 변수적 효과가 발견되도록 행하여 졌다. 외부 난류 경계층 유동의 강도에 따라 공동 내에서의 유동 형태가 변할 수 있음을 알았다. 즉 내부 부력 세포의 회전 방향은 외부 유동의 존재에 의해 특성적으로 정해지며 공동 내의 유동 세포의 수는 Grashof 수가 증가 할수록 많아진다.

• Transactions of the KSME C: Technology and Education
• /
• v.2 no.1
• /
• pp.65-72
• /
• 2014

The purpose of this study is to design a heat insulator for reducing available energy loss in stratified thermal storage tank. Heat insulator is operated by buoyancy effect from density difference between hot and cold water without extra equipment. Analysis model using the Matlab Simulink was developed to estimate the internal temperature distribution in thermal storage tank and also used to select proper material and thickness of the heat insulator. Operational feasibility was confirmed through reduced scale experiment. As a result, heat insulator can effectively delay the formation of thermal boundary layer between hot and cold water. In reduced scale experiment, heat insulator can preserve additional 1540J of available energy. When applied to the real thermal storage tank, increase of 6% thermal storage efficiency can be expected.

• Journal of the Korean earth science society
• /
• v.36 no.6
• /
• pp.553-566
• /
• 2015

The effects of vertical resolutions and planetary boundary layer (PBL) physics schemes in a numerical simulation with a very high resolution over the metropolitan area were investigated. The numerical experiments using the Weather Research and Forecast model were conducted from 0000 UTC 25 October to 0000 UTC 26 October 2013. We verified the numerical results against with six hourly observation data from the radiosonde at Seolleung, which was located in southern part of Seoul, and forty three auto weather systems in Seoul. In the experiments of vertical resolutions in low level atmosphere with 44, 50, and 60 layers, which are set to be subdivided particularly under 2 km height. The experiment in 60 layers, which has the highest vertical resolution in this study, showed relatively a clear diurnal variation of PBL heights. Especially, the difference of PBL heights and 10-meter wind fields were mainly seen in the area of high altitude lands for the experiments of vertical resolution. In the sensitivity experiment of PBL schemes such as asymmetric convective model-version 2 (ACM2), Yonsei University (YSU), and Mellow-Yamada-Janjic (MYJ) to the temperature, all three PBL schemes revealed lower temperature than observed profile from the radiosonde in the entire period. The experiments with YSU PBL and ACM2 PBL schemes show relatively less biased in comparison with the experiment of the MYJ PBL scheme.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
• /
• v.16 no.1
• /
• pp.132-141
• /
• 1992

The critical condition for onset of Benard convection with variable viscosity .nu.=.nu.$_{0}$exp(-CT) has been obtained using a linear stability theory. The bottom wall is rigid while the upper surface may be either free or rigid. The two boundaries are subject to convective heat transfer. The critical Rayleigh numbers are presented up to maximum viscosity ratio of 3000. It is greater for smaller upper and/or lower surface Biot numbers. Its dependence on the viscosity ratio is complicated. However, a simple sublayer theory is found to be applicable for extremely large viscosity ratio. In such cases, the critical Rayleigh number and the critical wave number are functions of viscosity ratio and lower surface Biot number.r.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
• /
• v.29 no.8
• /
• pp.75-84
• /
• 2013

Soil freezing is a phenomenon arising due to temperature difference between atmosphere and ground, and physical properties of soils vary upon the phase change of soil void from liquid to solid (ice). A heat-transfer mechanism for this case can be explained by the conduction in soil layers and the convection on ground surface. Accordingly, the evaluation of proper thermal properties of soils and the convective condition of ground surface is an important task for understanding freezing phenomenon. To describe convection on ground surface, simplified coefficient methods can be applied to deal with various conditions, such as atmospheric temperature, surface vegetation conditions, and soil constituents. In this study, two methods such as n-factor and convection coefficient for the convective ground surface boundary were applied within a commercial numerical program (TEMP/W) for modeling soil freezing phenomenon. Furthermore, the numerical results were compared to laboratory testing results. In the series of the comparison results, the convection coefficient is more appropriate than n-factor method to model the convective boundary condition.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2015.05a
• /
• pp.82-82
• /
• 2015

해안 대수층은 해수와 담수가 공존하는 지역으로 상대적으로 밀도가 큰 해수가 대수층의 담수 아래에 쐐기형태로 존재하게 된다. 이러한 쐐기형태의 해수와 담수의 경계면은 압력경도의 평형에 의해 경계면이 유지되며, 해수면 또는 지하수위가 변동할 경우 해수-담수 경계면의 균형이 무너짐과 더불어 압력경도의 평행이 이루어질 때 까지 해수-담수 경계면의 이동이 계속 진행된다. 수위 변화의 주요 원인으로는 지구온난화 및 기후변화로 인한 지속적인 해수면 상승과 도서지역의 인구증가 및 산업화로 인한 무분별한 지하수의 사용 등에 의한 지하수위 저하 등을 꼽을 수 있다. 이와 같은 원인으로 해안 및 도서지역에서는 해안 대수층의 해수침투거리가 증가하여 지하수 이용에 큰 어려움을 겪고 있다. 이에 해안 대수층의 해수침투 범위 및 거리를 추정하기 위한 많은 연구들이 다양한 분야에서 지속해서 이루어지고 있지만, 서로 밀도가 다른 해수와 담수가 공존하는 해안 대수층 내의 수리특성을 명확히 파악하기에는 아직까지 미흡한 점들이 많다. 과거에는 Darcy의 법칙 및 Ghyben-Herzberg 식에 근거한 이론적인 연구들이 주로 이루어졌고, 근래에 현장관측이나 수리모형실험이 국내 외적으로 수행되고 있으나, 모든 영역의 지하수의 특성을 조사하는 것이 사실상 불가능하다. 이에 최근에는 컴퓨터 성능의 비약적인 발전과 더불어 다양한 수치해석방법에 의한 수치모델들이 개발되어 시뮬레이션에 적용되고 있다. 하지만 거의 대부분의 수치모델은 해안 대수층 수리특성을 투수계수에 의존하고 있을 뿐, 대수층 내부의 해수-담수에 의한 밀도류의 유동특성을 전혀 고려하지 못한 채 정수압에 근거한 해수-담수 경계면에 대해 모의하고 있는 정도이다. 따라서 본 연구에서는 해안 대수층 내부의 유동현상을 투수계수에 의존하는 방법에서 탈피하여 대수층 매체의 입경, 공극, 형상 등을 고려할 수 있을 뿐만 아니라, 염분 및 온도차에 의한 밀도류를 해석할 수 있는 강비선형 수치모델을 개발하여 해수침투 현상을 직접 모의한다. 나아가 대부분의 이전 연구들에서 간과하고 있는 해안지역의 대표적 물리력인 파랑과 조석의 영향이 해안 대수층의 해수침투에 미치는 영향, 해안 대수층의 지하수위 및 해수면의 수위차에 의한 해수침투 특성 그리고 이를 제어 할 수 있는 새로운 대응기술을 제안하는 것을 목적으로 한다.