• Proceedings of the KSME Conference
• /
• 2005.11a
• /
• pp.53.1-53.1
• /
• 2005

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.38 no.5
• /
• pp.373-380
• /
• 2014

Film flows applied to shell-and-tube heat exchangers in various industrial fields have been studied for a long time. One boundary of the film flow interfaces with a fixed wall, and the other boundary interfaces with a gaseous region. Thus, the flows become so unstable that wavy behaviors are generated on free surfaces as the film Reynolds number increases. First, high-amplitude solitary waves are detected in a low Reynolds number laminar region; then, the waves transit to a low-amplitude, high frequency ripple in a turbulent region. Film thickness is the most significant factor governing heat transfer. Since the wave accompanied in the film flow results in temporal and spatial variations in film thickness, it can be of importance for numerically predicting the film's wavy behavior. In this study, various turbulent models are applied for predicting low-amplitude ripple flows in turbulent regions. The results are compared with existing experimental results, and finally, the applied turbulent models are appraised in from the viewpoint of wavy behaviors.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.256-256
• /
• 2022

레이놀즈 분해법은 유속을 비롯한 변수를 평균 성분과 변동 성분으로 분해하는 분석 방법으로, 난류 분석의 기본이 되는 방법이다. 그러나 유체 내에 장애물이 존재할 경우, 흐름에 큰 와류가 존재하여 난류 변동 성분과 구분되는 고유 구조가 형성되는데, 이러한 경우에 레이놀즈 분해법을 적용하면 고유 구조의 변동 성분이 난류로 처리되어 난류 강도가 과다하게 책정될 수 있다는 한계점이 있다. 이에 대한 대안으로 제안된 것이, 변수를 평균 성분, 파동 성분, 변동 성분으로 분해하는 삼중 분해법이다. 삼중 분해법은 흐름 내의 고유 구조를 추출하는 것을 가능하게 하여 다양한 연구에서 사용되어왔다. 삼중 분해법을 구현하기 위해 이용되는 방법론 중 하나로, 공분산 행렬을 이용하여 유속장을 분해하는 방법인 적합 직교 분해법이 많이 사용된다. 본 연구에서는 원기둥 후류에 적합 직교 분해법을 사용하여 삼중 분해법을 시행하고, 후류의 흐름 구조를 분석하는 것을 목표로 하였다. 영상 유속계를 사용하여 실험을 통해 원기둥 후류의 수평 유속장을 측정하였고, 측정 자료에 적합 직교 분해법을 적용한 결과, 첫 두 모드에서 큰 규모의 와류가 파동 형태로 전파되는 것이 관찰되어 고유 구조의 존재를 확인할 수 있었다. 해당 성분을 삼중 분해법의 파동 성분으로 상정하였고, 푸리에 분석을 적용한 결과에서도 원기둥 후류의 고유 진동수가 뚜렷하게 나타나는 것을 확인하였다. 또한, 원기둥 후류의 에너지 전달 구조를 확인하기 위하여 에너지 방정식에 삼중 분해법을 적용하여 식을 유도하고, 실험 자료로부터 각 항을 계산하여 비교해보았다.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
• /
• 2000.11a
• /
• pp.176-178
• /
• 2000

대기경계층내에서의 흐름은 평균류, 난류(Turbulence) 그리고 파동(wave) 3가지로 분류되는데 수평적으로 수 ms$^{-1}$ 연직적으로 수 cms$^{-1}$의 평균류에 의해서 수중기, 운동량, 열, 오염물질의 수송이 일어나며 이것들은 난류에 의해서 연직적 수송이 일어 난다. 그리고 평균류의 시어(shear)나 평균류가 장애물을 만나면서 형성되는 파동에 의해서 운동량, 에너지 등의 수송이 이루어진다(Stull., 1988). (중략)

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.13 no.2
• /
• pp.267-277
• /
• 1993

A finite element method(FEM) is presented and applied to the two-dimensional bottom turbulent boundary layer. The time-dependent incompressible motion of a viscous fluid is formulated by using the well-known Navier-Stokes equations and vorticity equation in terms of the velocity and pressure fields. The general numerical formulation is based on Galerkin method and solved by introducing the mixing length theory of Prandtl for eddy kinematic viscosity of a turbulent flow field. Numerical computations of the transport of sediment on an arbitrary sea-bed due to wave motion in the turbulent boundary layer are carried out. The results obtained by the FEM made clear the difference in characteristic features between the boundary layer due to oscillatory flow and the boundary layer due to wave motion.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
• /
• 1995.04a
• /
• pp.328-333
• /
• 1995

본 연구에서는 난류경계층 압력유동을 받는 구조물의 탄성응력파의 전파특성을 파동역할을 이용하여 해석하였다. 기존의 연구에서는 직각좌표계를 이용하여 난류운동이 동일한 한 방향으로 흐르는 경우에 대해 탄성응력파의 전파특성을 해석하였으나, 본 연구에서는 유체가 구조물의 표면에 수직으로 입사하여 방사형으로 흘러나갈 경우에 발생하는 탄성응력파의 전파 특성을 극좌표계를 이용하여 해석하였다. 또한 기초 구조물의 깊이방향으로 전파되는 탄성응력파를 감소시키기 위해 기초구조물의 표면에 접착시키는 탄성중합체층을 설계하는데 보다 효율적으로 응용할 수 있는 단순화된 1자유도계 모델을 유도하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
• /
• 1994.10a
• /
• pp.271-276
• /
• 1994

본 연구에서는 외부 호스, 내부 충진유 및 탄성체 핵으로 구성된 다층 재질의 무한히 긴 원통형 실린더가 자유 흐름 중에 있을 때, 유체 유동에 의한 난류 경계층내 벽면 압력 변동(wall pressure fluctuation)이 내부 탄성체 핵의 표면에 미치는 영향을 분석하기 위하여 난류 경계층에 의한 다층 재질의 실린더 내부 압력 변동 해석 이론을 정립하였다. 본 해석 이론에서는 파동 방정식을 이용하여 외부 호스 벽면 압력에 대한 전달 함수를 도출하고, 난류 경계층내 벽면 압력 변동은 Corcos Model을 기초로 하여 Strawderman이 제안한 실험식을 사용하여 추정하였다. 또 이를 바탕으로 자유 흐름 속도 변화등에 따른 실린더 내부 압력변도의 변화를 분석하여 보았다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
• /
• 1998.10a
• /
• pp.38-38
• /
• 1998

원기둥을 지나는 초음속 유동장은 재순환, 재접합, 유동 박리, 팽창파동이 발생하는 복잡한 유동장이며, 비행체의 성능개선을 위해서 이해되어야 한다. 난류 에너지를 지배하는 방정식에는 압축성 유동장의 경우 압력 팽창항, 팽창 소산항, Favre 속도에 의한 영향 등의 수정항이 첨가되어야 한다는 연구 결과가 나오고 있다 본 연구에서는 밀도변화에 따른 영향이 적은 것으로 알려진 k-$\omega$ 보형에 압축성에 대한 수정항을 첨가하여 유동장을 모사하여 비교하였다. 수정항의 첨가로 인하여 나온 결과를 얻을 것으로 예측되었으나 k-$\omega$ 모형에 수정을 가한 경우 수정하지 않을 경우에 비해 좋지 않은 예측을 하는 결과가 나왔다. 이는 압축성 난류 유동을 위한 수정항의 사용이 기지부 근처의 유동을 모사하기에는 부적합함을 보이며, 압축성 난류 유동에 대해서 보다 근본적인 이해가 필요함을 보여주고 있다

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.35 no.11
• /
• pp.1169-1176
• /
• 2011

Liquid film flows are classified into waveless laminar, wavy laminar, and turbulent flows depending on the Reynolds number or the flow stability. Since the wavy motions of the film flows are so intricate and nonlinear, studies on them have largely been experimental. Most numerical approaches have been limited to the waveless flow regime. The various free surface-tracking schemes adopted for this problem were used to more accurately estimate the average film thickness, rather than to capture the unsteady wavy motion. In this study, the wavy motions in laminar wavy liquid film flows with Reynolds numbers of 200-1000 were simulated with various numerical schemes based on the volume of fluid (VOF) method for interface tracking. The results from each numerical scheme were compared with the experimental results in terms of the average film thickness, the wave velocity, and the wave amplitude.

• Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
• /
• v.2 no.2
• /
• pp.99-109
• /
• 1999

This paper is concerned with instability of flow fields which are dominated by the entropy mode with the presence of usual acoustic and vortical modes. These combined modes lead to nonlinear unstable waves which may occur in automobile, aircraft, or rocket engines. In this study instability in a side-burning rocket is investigated. It is shown that the energy growth rate parameters increase with an increase of the energy growth factor. The energy growth rate parameters for turbulent flows are larger than those for laminar flows. It is further shown that unstable wave motions for the high-temperature side-burning rocket are dictated mostly by the entropy mode, somewhat by the vortical mode, and least by the acoustic mode.