• 제목/요약/키워드: 표준 k-${\varepsilon}$ 난류모델

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2-방정식 난류모델을 이용한 정사각주 주위 비정상 난류 유동의 예측 (Prediction of Unsteady Turbulent Flow over a Square Cylinder using Two-Equation Turbulence Models)

  • 이상산
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 1995년도 추계 학술대회논문집
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    • pp.31-36
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    • 1995
  • 비유선형의 물체 주위의 유동은 정체유동, 경계층 박리 및 주기적 와열 생성 등의 복잡한 유동현상이 공존한다. 본 연구에서는 비교적 단순한 형상인 정사각주 주위의 비정상 난류 유동을 2-방정식 와점성 난류모델인 표준 $k-{\varepsilon}$ 모델과 RNG $k-{\varepsilon}$ 모델을 이용하여 예측할 수 있는지를 검증하였다. 정교하게 수행된 최근의 실험과 대와류모사(LES)의 결과를 검증을 위한 비교의 자료로 삼았다. 적절한 난류모델의 선정과 더불어 시간 정확도, 공간 정확도 및 대류항 처리법 등이 해석결과에 미치는 영향도 살펴보았다. 기존의 표준 $k-{\varepsilon}$모델은 정체점 부근에서 난류 운동에너지를 과도하게 생성하는 근본적인 문제점 때문에 실험 및 LES의 결과를 제대로 예측할 수 없었다. 난류운동에너지의 초과 예측에 따른 운동량의 과도한 혼합으로 인해, 항력계수 및 양력계수의 비정상성 뿐 아니라 평균 항력계수도 부정확하게 예측하였다. RNG $k-{\varepsilon}$ 모델을 사용한 경우에는 정체점 주위 유동현상의 예측이 상당히 향상되어 항력계수 및 양력계수의 평균치, 진폭 및 비정상성의 주기 등을 정확하게 예측하는 것이 가능하였다. 그러나 이 경우에도 예측의 정확도가 시간 증분과 격자의 크기 및 대류항 처리법등에 영향을 받으며, 특별히 대류항 처리법에 상당히 민감하게 변하는 것을 알 수 있었다. 향상된 유동예측은 RNG $k-{\varepsilon}$ 모델의 난류에너지 소산율 방정식의 개선된 항이 과도하게 생성된 난류에너지를 정체점 부근에서 제거하기 때문에 가능하다는 것을 알 수 있었다.의 20세 이하 골절 및 탈구가$30.3\%까지 감소하게되어 년도가 증가함에 따라 청장년 층에 비하여 소아골절 및 탈구가 전체적으로 감소하는 경향을 보였다. 스키골절의 부위별 발생빈도는 1990년 이전까지 하지골절 및 탈구가 많았으나 이후 점차 상지의 골절 탈구가 증가하였다 하지에서 가장 많은 골절은 경골 골절이었으며, 경골골절은 회전력에 의한 나선형골절이 $76.5\%로 가장 많았고 년도에 따른 변화는 보이지 않았다. 스키손상의 발생빈도는 초기에 비하여 점차 감소하는 경향을 보였으며, 손상의 특성도 부위별, 연령별로 다양한 변화를 나타내었다.해가능성을 가진 균이 상당수 검출되므로 원료의 수송, 김치의 제조 및 유통과정에서 병원균에 대한 오염방지에 유의하여야 할 것이다. 확인할 수 있었다. 이상의 결과에 의하면 고농도의 유기물이 함유된 음식물쓰레기는 Hybrid Anaerobic Reactor (HAR)를 이용하여 HRT 30일 정도에서 충분히 직접 혐기성처리가 가능하며, 이때 발생된 $CH_{4}$를 회수하여 이용하면 대체에너지원으로 활용 가치가 높은 것으로 판단된다./207), $99.2\%$(238/240), $98.5\%$(133/135) 및 $100\%$ (313)였다. 각각 두 개의 요골동맥과 우내흉동맥에서 부분협착이나 경쟁혈류가 관찰되었다. 결론: 동맥 도관만을 이용한 Off pump CABG를 시행하여 감염의 위험성을 증가시키지 않으면서 영구적인 신경학적 합병증을 일으키지 않았고 좋은 혈관 개존율을 보여주었다. 따라서 동맥 도관을 이용한 Off pump CABG는 관상동맥의 협착의 정도에 따라 효율적으로 시행

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점탄성 유체해석용 RANS 기반 난류 모델 개발 및 검증 (Development and Evaluation of RANS based Turbulence Model for Viscoelastic Fluid)

  • 노경철
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권3호
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    • pp.545-550
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    • 2017
  • 대동맥이나 협착된 경동맥에서는 심장수축기에 간헐적으로 난류현상이 발생하고 있으며, 혈액의 점성특성으로 인해 기존 난류모델로는 정확한 해석이 어려운 실정이다. 혈류는 점탄성 유체의 성질을 가지고 있어 유체의 전단 변형률 증가에 따라 점도가 감소하는 점탄성 유체이며, 이러한 점탄성 유체는 난류 유동시 저항 감소 현상이 발생한다. 기존의 난류해석 모델들은 점성변화가 없는 뉴턴 유체에 적합한 모델들이 대부분이기 때문에, 점탄성 유체의 저항 감소 현상을 고려한 비뉴턴 유체 해석에 적합한 난류 모델개발이 필요하다. 본 논문은 난류 모델 가운데 수렴성이 좋고 해석시간이 짧은 표준 $k-{\varepsilon}$ 모델을 기반으로 저항 완충 함수를 이용하여 비뉴턴 유체의 저항감소 현상을 해석할 수 있는 수정된 난류모델을 제시하였으며, 이를 기존 난류모델들과 비교하여 제시된 난류 모델을 검증하였다. 새로 제시된 수정된 난류모델은 벽함수 및 점성저층을 고려하지 않았기 때문에 해석시간이 대폭적으로 감소하였으며, 적은 격자수를 이용하여 효율적으로 비뉴턴 유체의 난류 현상을 해석할 수 있기 때문에 향후 혈류해석 및 점탄성유체 해석에 적용할 예정이다.

난류 부분예혼합 제트화염에 대한 난류 및 연소모델의 예측성능 검토 (Investigation of the Prediction Performance of Turbulence and Combustion Models for the Turbulent Partially-premixed Jet Flame)

  • 김유정;오창보
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제28권4호
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    • pp.35-43
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    • 2014
  • 3개의 난류모델과 3개의 연소모델로 구성된 9개의 모델조합을 이용하여 난류 부분예혼합 제트화염 구조에 대한 수치적 예측성능을 검토하였다. 이용된 난류모델은 표준 ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모델(SKE), Realizable ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모델(RKE) 및 Reynolds 응력모델(RSM)이며 연소모델들은 Eddy Dissipation Concept 모델(EDC), Steady Laminar Flamelet 모델(SLF)와 Unsteady Laminar Flamelet 모델(ULF)이다. 9개 모델조합의 예측성능을 평가하기 위하여 실험결과가 알려진 Sandia D 화염인 난류 부분예혼합 제트화염을 대상으로 수치계산을 수행하였다. 얻어진 결과로서, 화염길이의 예측은 RSM > SKE > RKE순으로 길게 예측하였으며, RKE 난류모델은 화염길이를 너무 과소 예측하는 것을 확인하였다. RSM + SLF과 RSM + ULF의 조합은 화염길이는 비교적 잘 예측하였지만 하류에서의 화염온도를 과대 예측하였다. 반면에 SKE와 연소모델의 조합에서 SLF 또는 ULF 조합은 화염길이 뿐만 아니라 하류에서의 화염온도도 비교적 잘 예측하였는 것을 확인하였다. 반경방향 화염온도 및 화학종 농도분포를 비교해 본 결과 SKE와 연소모델의 조합이 가장 예측성능이 뛰어났으며 SKE + ULF의 조합이 가장 우수한 예측성능을 갖는 것을 확인하였다.

난류 유동 하에서 덕트 내의 착상 (Frost Formation in a Straight Duct under Turbulent Flow)

  • 양동근;이관수
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제27권8호
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    • pp.1114-1121
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    • 2003
  • A mathematical model considering the air side and the frost layer is presented to predict the frost layer growth. The standard k-$\varepsilon$ model for the air flow and the diffusion and energy equations for the frost layer are employed. The numerical results are compared with experimental data to validate the present model, and agree well with experimental data within a maximum error of 10%. The present model predicts well the frost properties and heat and mass transfer with respect to the frosting time. The variation of total heat transfer strongly depends on the operating condition, and has a similar trend to that of the sensible heat transfer. The frost properties along the flow direction are also investigated.

용존공기부상법 유동해석을 위한 난류모델 비교연구 (A Comparative Study of Turbulence Models for Dissolved Air Flotation Flow Analysis)

  • 박민아;이균호;정재동;서승호
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제39권7호
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    • pp.617-624
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    • 2015
  • 용존공기부상법이란 오염물에 미세기포를 부착하여 수표면으로 부상시킴으로써 이를 제거하는 수처리 방법이다. 본 연구에서는 난류모델에 따른 용존공기부상조 내부 유동해석의 변화를 고찰하기 위해 물과 기포의 혼합물에 대한 2상 유동을 모사하였다. 이때, 주어진 용존공기부상조 형상 및 조건에 대하여 다양한 난류모델에 따른 용존공기부상법 내부의 미세기포 분포량, 계산시간 및 수렴성 등을 비교하였으며, 그 결과 기존에 주로 사용되었던 표준 ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모델이 타 난류모델과는 다른 거동을 예측하는 것으로 확인되었다.

경륜장 내부의 화재발생에 따른 열 및 연기 거동에 대한 수치적 연구 (Numerical Simulation on the Heat and Smoke Flow Phenomena Due to the Fire in a Cyclodrome)

  • 박원희;김태국;손봉세
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제17권3호
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    • pp.13-19
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    • 2003
  • 본 논문에서는 경륜장 내부에서의 열전달과 연기성장 특성에 대한 수치적 연구를 수행하였다. 화재발생 부분의 속도 및 온도는 플롬 모델로 구하여 졌으며, 난류유동 특성을 예측하기 위하여 표준 $textsc{k}$-$\varepsilon$ 난류모델이 사용되었다. 본 연구에서는 경륜장 내부에서 화재 발생에 따른 열적 거동과 연기 분포를 보았으며 이러한 결과는 화재방재 설계에 있어 유용한 자료로 이용될 수 있다.

원자력발전소 안전성 평가 향상을 위한 물 자연대류 검증 실험 (Experiment on water turbulent natural convection for safety improvement of nuclear power plant)

  • 김동혁;류나영;김만배;박창용;김정우
    • 한국가시화정보학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.46-50
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    • 2016
  • The objective of the present study is to perform experiments for water filled cavity heated and cooled from the side at $Ra=8.5{\times}108$. This experiment can provide validation database of the standard k-${\varepsilon}$ turbulence model for single-phase turbulent natural convection which has been regarded as one of the important phenomena in nuclear safety. For the natural convection inside a cavity, temperature and velocity were obtained by thermometry and PIV (Particle Image Velocimetry) methods. These results would be used for validation of standard k-${\varepsilon}$ turbulence model.

아트리움 공간에서 화재발생시 복사열전달의 영향 분석 (Effects of Radiation Heat Transfer on the Fire in an Atrium)

  • 윤경범;장희철;김태국
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제21권4호
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    • pp.18-24
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    • 2007
  • 본 연구는 아트리움 방호공간에서 화재발생시 복사열전달의 유무에 따른 유동장 및 온도분포의 예측을 목적으로 수치해석을 수행하였다. 화재모델로 Field 모델을 사용하였으며 난류 모델로 SIMPLE 알고리즘이 적용된 표준 $k-{\varepsilon}$ 모델을 사용하였다. 복사열전달 해석에 필요한 복사물성치의 계산은 속도를 단축하며 정확성을 유지하는 WSGGM-RG를 사용하였다. 난류유동장과 복사열전달의 계산은 자체 개발된 CCRHT-3D 프로그램을 사용하였다. 해석결과에 의하면 화재지점을 제외하고 아트리움의 천장부가 높은 온도분포로 나타났다. 유동과 온도의 분포가 출입문 방향으로 편향되고 화재의 위치에서 아트리움의 천장과 벽에 가까워질수록 온도가 낮아지는 경향을 보였다. 이러한 결과는 천장 스프링클러헤드의 작동 시점을 예측하는데 복사열의 영향이 크다는 것을 의미하게 된다.

디퓨저에서 벽면으로의 방출유로에서의 압력손실 (Pressure Loss in the Discharge Flow Path from a Diffuser to a wall)

  • 이준;김영인;김성훈;이두정
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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    • pp.517-522
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    • 2001
  • The exit edges of a diffuser are smoothly rounded, and a wall is located perpendicularly to a diffuser exit. The fluid is discharged towards the radial direction of a diffuser after impinging against a wall from a diffuser. In this flow path, pressure loss coefficients have been calculated by the variables of Reynolds number at a diffuser inlet, distance between a diffuser exit and a wall, and turbulence models. As a result, it was calculated that $h/D_0$ ratio between $0.35\sim0.4$ has the minimum pressure loss coefficient regardless of Reynolds number and turbulence models. It was also found that in case of the flow with relatively high Reynolds number at a diffuser inlet, the pressure loss coefficients by RNG $k-\varepsilon$ model have a tendency to be near to those by standard $k-\varepsilon$ model at small ratio of $h/D_0$, but to those by RSM at large ratio.

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허브와 중앙스팬 사이의 회전익 후류 3차원 난류유동해석에 관한 연구 (A study on the three dimensional turbulent flow analysis of wake flow behind rotating blade row between hub and midspan)

  • 노수혁;조강래
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제21권7호
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    • pp.911-918
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    • 1997
  • The turbulent viscous wake flows behind a single airfoil, two-dimensional stationary blade row and three-dimensional rotating blade row were calculated, and the numerical results were compared with experimental ones. The numerical technique was based on the SIMPLE algorithm using three turbulent closure models, standard k-.epsilon. model(WFM), low Reynolds number k-.epsilon. model(LRN) and Reynolds stress model (RSM). In the case of a single airfoil, WFM, LRN and RSM presented fairly good velocity distributions in the wake compared with experimental data. In the case of the stationary blade row, LRN and RSM presented better results than WFM for wake velocity distribution, and especially LRN showed best results among these three turbulent models. In the case of the rotating blade row, WFM and LRN showed fairly good agreement with experimental data of the three-dimensional velocity component distributions in the range from hub to mid span region. LRN was also superior to WFM in accuracy of prediction for the wake velocity distribution as same with the cases of a airfoil and the stationary blade row.