• Title/Summary/Keyword: 점성흐름

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A Framework for 2D Cohesive Sediment Transport Modeling (2차원 점착성 유사 이동 모형에 관한 Framework)

  • Byun, Jisun;Son, Minwoo;Park, Byeoung Eun;Moon, Hyejin
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.292-292
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    • 2017
  • 하천에서 주로 부유사의 형태로 이송되는 유사는 크게 점착성 유사와 비점착성 유사로 구분된다. 입자의 크기가 약 $63{\mu}m$이하인 유사는 입자 표면의 전자기적 점착력의 영향이 우세하여 유사입자들은 지속적인 응집현상을 겪는다. 응집 현상을 통해 유사의 가장 단위인 일차입자(Primary Particle)들은 하나의 커다란 덩어리인 플럭(Floc)을 형성한다. 응집현상이 중요한 이유는 형성된 플럭의 크기 및 밀도가 끊임없이 변화하는 데 있다. 크기와 밀도의 지속적인 변화로 인하여 유사의 부유에 직접적으로 관계하는 침강속도가 변화한다. 우리나라의 금강 및 낙동강의 하구는 점착성 유사가 지배적인 환경으로, 하구에서의 유사 이동을 살펴보기 위해서는 흐름 방향 및 연직방향으로의 흐름 특성(Hydrodynamics)변화와 응집 모형을 통한 응집 현상의 고려가 필수적이다. 이에따라, 본 연구에서는 흐름 방향 및 연직방향으로의 2차원 점착성 유사 이동모형에 관한 개념적 틀(Framework)을 제시한다. 2차원 점착성 유사 이동 모형의 개념적 틀은 기존의 1차원 연직 점착성 유사 이동 모형을 근간으로 한다. 모형에서 흐름을 구성하는 지배 방정식은 오일러-오일러 이상방정식(Eulerian-Eulerian Two-Phase Equation)을 통해 얻는다. 유사상(Sediment Phase, Dispersed Phase)와 유체상(Fluid Phase, Continuous Phase)는 혼합물 이론(Mxiture Theory)를 통해 하나의 혼합물 상(Mixture Phase)의 지배방정식으로 대표된다. 난류의 계산은 와점성 모형 중 -${\varepsilon}$모형을 통해 수행되며, 부유사의 농도는 유사의 이송-확산 방정식을 통해 모의된다. 입력된 흐름 조건을 따라 초기 흐름이 모의되면, 유체 내에서 시간에 따른 플럭의 크기가 계산된다. 플럭의 크기가 계산되는 과정에서 밀도와 침강 속도가 계산되며, 그 이후에 유체 내 유사의 농도가 계산된다. 난류 모의가 수행되고 난 이후에, 유속이 재계산 된다. 이러한 과정을 통해 흐름 방향 및 연직 방향으로의 유사 이동 모의가 가능한 2차원 점착성 유사 이동 모형이 개발될 수 있을 것이라고 생각된다.

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Numerical Analysis of Unsteady Viscous Flow through Ship's Propulsion Mechanism of Weis-Fogh Type by Advanced Vortex Method (최신 와법에 의한 Weis-Fogh형 선박추진기구의 비정상 점성 흐름의 수치해석)

  • Ro, Ki-Deok
    • Proceedings of the KSME Conference
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    • 2004.11a
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    • pp.1407-1412
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    • 2004
  • The velocity and pressure fields of a ship's propulsion mechanism of Weis-Fogh type are studied by advanced vortex method. The wing of NACA0010 type and the channel are approximated by a finite of source and vortex panels, and the free vortices are introduced from the surface of their bodies. The viscous diffusion of fluid is represented by the core-spreading method. The velocity field is calculated on the basis of Biot-Savart law and the pressure field is calculated from the integration equation formulated by Uhlman. The flow fields of this propulsion mechanism are unsteady and complex, but the flow fields are clarified by numerical simulation.

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Development of the Formula for the Vertical Profile of the Longitudinal Velocity in Sharp Open Channel Bend (급변곡선수로에서 종방향 유속의 연직분포식 개발)

  • Kim Tae Won;Lee Kil Seong;Park Jae Hyeon;Lee Sang Ho
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2005.05b
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    • pp.1123-1127
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    • 2005
  • 종방향 유속의 연직분포 흐름 특성을 파악하기 위해서 중심각이 $180^{\circ}$인 단일 만곡부에서 실험을 수행하였다. 실험결과를 분석한 후 종방향 유속의 연직분포 흐름특성을 재현하기 위해서 원주형 종방향 운동 방정식에 와점성 개념을 도입하였다. Rozovskii의 종방향 그리고 연직방향 유속식들을 도입하여 이론식을 개발하였다. 이론식의 수리학적 변수들은 원심력 항, Chezy 계수, 그리고 전단유속 항들로 구성되어 있다. 이론식은 곡률반경을 따라 변화하는 만곡부 내에서 종방향 유속의 연직분포가 변형되는 현상을 재현하고 있다. 이론식은 본 연구에서 실험을 통해 취득한 관측자료와 비교한 결과 잘 일치함을 보여주고 있다.

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Suspended Sediment Mechanism above Rippled Bed (해저사연형을 고려한 해안성의 저질부유특성)

  • 김규한
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.5 no.3
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    • pp.240-249
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    • 1993
  • The suspended sediment mechanism was systematically investigated by analyzing existing data together with new data obtained under several wave folds. A simple empirical formula has been developed to predict the time-averaged suspended sediment concentration above movable bed by the effect of wave and current interaction. The present study shows linear dependency of the diffusion coefficient of suspended sediment on the eddy viscosity coefficient obtained by considering the ripple geometry. Furthermore, it is proved that reference sediment concentration is reduced by the effect of ripple asymmetry.

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Particle Motion Interpolation Method for Mitigating the Occurrence of Unnatural Wave Breaking in Fluid Simulation (유체 시뮬레이션에서 부자연스러운 쇄파의 발생을 완화하기 위한 파티클 움직임 보간 방법)

  • Sung, Su-Kyung;Lee, Eun-Seok;Shin, Byeong-Seok
    • Journal of Korea Game Society
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    • v.14 no.3
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    • pp.55-62
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    • 2014
  • In particle-based fluid simulation, applying sudden power to particle raise unnatural flow when wave is breaking. To solve this problem, we have used an linear interpolation technique that interpolate between fluid particle by subdividing the time interval in the previous work. Acceleration vector of the particle with increased pressure in boundary could change smoothly. However, particle looks like flow with viscosity because the number of the minimum samples to interpolate increases. We propose an weighted-interpolation technique to represent the realistic movement of fluid. it is accumulating that has added and assigned different weights to the previous acceleration vector and current one repeatedly. weighted-interpolation technique using less minium samples to flow than linear interpolation, so it can solve the problem which particle looks like flow with viscosity.

A Numerical Study on Nonlinear Flow in Porous Medium (다공성 매질에서 비선형 흐름에 대한 수치적 연구)

  • Jeong, Woo Chang
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.384-384
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    • 2017
  • In this study, the numerical investigation of nonlinear flow in a porous medium was carried out. The applied numerical model is ANSYS CFX which is a three-dimensional fluid dynamic model, and the verification of this model was carried out by using the experimental data obtained from Mayer et al works(2011). The experimental and numerical results of velocity and Reynolds number-friction coefficient relationship show relatively a good agreement. Based on the experimental results, we analysed numerically the velocity and Reynolds number-friction coefficient relationship with the variation of permeability, dynamic viscosity and porosity and quantitatively the variation by applying the best curve fitting for each case.

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A Study on Rheology Properties of High Performance Wet-mix Shotcrete (고성능 습식 숏크리트의 레올로지에 관한 기초연구)

  • Choi, Sung-Yong;Yun, Kyong-Ku;Kim, Jin-Woung;Kim, Yong-Bin
    • Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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    • v.10 no.4
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    • pp.25-32
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    • 2010
  • High performance shotcrete has been recently researched partly as a result of high consensus on high strength and durability. However, they are very initial step compared from the advanced countries. For instance, they has been mainly on high strength or durability without any consideration on pumpability and shootability which are very crucial on workability. The purpose of this dissertation was to make a high performance wet-mix shotcrete (high workability) which would solve the general problems of wet-mix process in Korea. For this, the main experimental variables were selected to be silica fume(0.0, 4.5, 9%), air entrained agent(0.0, 0.005%). Rheology with IBB rheometer was measured for evaluating pumpability and shootability as well as pump pressure, rebound rate and build-up thickness. The conclusions from a series of experiments were as follow: The results of analyzing the effects of AE agent and silica fume on rheology indicated that AE agent reduced both of flow resistance(G) and torque viscosity(H) and silica fume increased flow resistance (G) and reduced torque viscosity(H). An increase in the value of torque viscosity(H) produces an increase in the requried pumping pressure. These result indicated that the reduction of torque would work better at improving pumpability. And an increase flow resistance(G) improved shootability(increase build-up thickness and reduce rebound).

A depth-integrated numerical model considering the secondary flows in the channel bend (만곡부 이차류 특성을 고려한 수심 적분된 2차원 수치모형)

  • Kim, Tae-Beom;Choi, Byung-Woong;Choi, Sung-Uk
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.555-559
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    • 2009
  • 난류응력은 순간속도성분을 시간평균성분과 편차성분의 합으로 보고 Navier-Stokes 방정식으로부터 Reynolds 방정식을 유도할 때 나타나게 된다. Reynolds 방정식으로부터 수심 적분된 천수방정식을 유도하는 과정에서 시간 평균된 유속성분을 수심 적분된 유속성분과 편차성분의 합으로 본다면, 분산응력 (dispersion stress)이라고 하는 추가적인 새로운 항이 잔류하게 된다. 점성응력, 난류응력, 그리고 분산응력을 통칭하여 유효응력 (effective stress)이라고 한다. 일반적으로 수심에 비해 수로 폭이 넓은 개수로에서는 유효응력이 흐름특성의 수치 근사해에 큰 영향을 미치지 못한다고 가정하여 2차원 수심적분 모형에서 유효응력을 생략하기도 한다. 또한 유효응력을 적용하더라도, 점성응력이 난류응력에 비해 무시할 만큼 작다고 가정하여 난류응력만을 적용하며, 분산응력은 무시된다. 하지만 만곡부에서는 원심력과 편수위로 인한 횡방향 압력의 불균형이 발생하기 때문에, 만곡부의 이차류가 발생되며, 유속의 연직방향 분포도 일정하지 않게 된다. 따라서 본 연구의 목적은 만곡부의 이차류 특성을 수심적분 2차원 모형에 반영하기 위해 분산응력을 고려한 모형의 개발 및 검증이다. 불규칙한 모의영역을 원활히 나타낼 수 있도록 곡선좌표계를 사용하는 여타 모형들과 달리 유한유소법을 이용하여 수치해를 구하며, 따라서 x, y 좌표축을 사용하는 데카르트 좌표계를 사용하여 지배방정식을 나타낸다. 분산응력의 유 무에 따른 수치결과를 Rozovskii의 $180^{\circ}$ 만곡수로 실내실험 자료와 비교하여 개발 모형을 검증한다.

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The Prediction of Stratified Flow Pattern in a Variable Tube Inclinations and Gravity Conditions (다양한 배관 경사각도 및 중력조건에서의 층상류 유동양식 예측)

  • Choi, Bu-Hong
    • Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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    • v.14 no.4
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    • pp.339-345
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    • 2008
  • The stratified flow can be seen in the oil and gas pipelines as well as pipelines related to ship's fluid machineries. Numerous theories and correlations have also been proposed in the past for the prediction of stratified flow in horizontal or slightly inclined pipe. The previous researches are mostly about the effects of physical properties, viscosity, phases densities and pipe geometries on the stratified flow. Very few study outcomes exist on the effect of gravity magnitude and large slop angle of pipe inclinations on the occurring condition of stratified flow. In this study, therefore, analytical procedures were conducted about the effect of both the change in the gravity magnitude and pipe inclinations on the stratified flow occurring conditions. From the analytical results, it was found that stratified flow occurred at the vertical upward inclination and at very low liquid phase flowrates in 0.17g and 0.33g conditions.

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Evaluation of Lateral Earth Pressure on Buried Pipes in Soft Ground Undergoing Lateral Movement (측방유동지반속 지중매설관에 작용하는 토압식 산정)

  • 홍원표;한중근;배태수
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.18 no.5
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    • pp.55-65
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    • 2002
  • Model tests were performed to investigate the mechanism of lateral earth pressure on a buried pipe, which was installed in a plastic flowing soil mass undergoing lateral movement. On the basis of failure mode tests, the equation of lateral earth pressure to apply Maxwell's visco-elastic model was proposed to consider the soil deformation velocity. Through a series of model tests of differential soil deformation velocity, lateral earth pressure of theoretical equation was compared with experimental results. When lateral soil movement was raised, the lateral earth pressure acting on buried pipe increases linearly with the soil deformation velocity. It shows that the lateral earth pressure on buried pipe is largely affected by soil deformation velocity. When plastic soil movement was raised, lateral earth pressure predicted by theoretical equation showed good agreement with experimental results. Also, coefficient of viscosity by theoretical equation had a good agreement with direct shear test results.