• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.304-309
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• 2017

This paper studies a nonpremixed turbulent flame in a model scramjet combustor using zonal hybrid RANS/LES method. The numerical domain is divided into two region, RANS and LES region. The interface between the two regions is treated with synthetic eddy method. A model scramjet combustor experimented at German aerospace center is selected for the comparative study. The fuel injection of cracked kerosene surrogate which is composed of ethylene and methane is considered. Turbulent combustion of cracked kerosene surrogate is achieved using flamelet approach.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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• v.22 no.5
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• pp.444-450
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• 2012

The evaluation of a zonal RANS-LES approach is documented for the prediction of broadband noise generated by the flow past unmodified and serrated airfoil trailing edges at a high Reynolds number. A multi-domain decomposition is considered, where the acoustic sources are resolved with a LES sub-domain embedded in the RANS domain. A stochastic vortex method is used to generate synthetic turbulent perturbations at the RANS-LES interface. The simulations are performed with a general-purpose unstructured control-volume code FLUENT. The far-field noise is calculated using the aeroacoustic analogy of Ffowcs Williams-Hawkings. The results of the simulation are validated through the full-scaled wind turbine acoustic measurements. It is found that the present approach is adequate for predicting noise radiation of serrated trailing edge flow for low noise rotor system.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.9 no.2
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• pp.23-29
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• 2004

A numerical simulation of an incompressible cavity flow is conducted using the hybrid turbulence model. The model adopted is a modified type of DES using k- ε two-equation model. Cavity geometry and flow condition are based on Cattafesta's experiment. Computational results are compared with the results of Cattafesta's experiment. The simulation successfully predicts the oscillatory features and the Strouhal number of the oscillation compares very favorably with that of the dominant mode of experimental data. Vorticity contours obtained from the simulation data are consistent with the smoke visualization of the Cattafesta's experiment. The coherent structures of cavity flow are also investigated using Q criterion.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2012.04a
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• pp.414-419
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• 2012

The evaluation of a zonal RANS-LES approach is documented for the prediction of broadband noise generated by the flow past unmodified and serrated airfoil trailing edges at a high Reynolds number. A multi-domain decomposition is considered, where the acoustic sources are resolved with a LES sub-domain embedded in the RANS domain. A stochastic vortex method is used to generate synthetic turbulent perturbations at the RANS-LES interface. The simulations are performed with a general-purpose unstructured control-volume code FLUENT. The far-field noise is calculated using the aeroacoustic analogy of Ffowcs Williams-Hawkings. The results of the simulation are validated through the full-scaled wind turbine acoustic measurements. It is found that the present approach is adequate for predicting noise radiation of serrated trailing edge flow for low noise rotor system.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.16 no.1
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• pp.55-63
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• 2012

The turbulent flow characteristics in a coaxial injector were investigated by the nonlinear $k-{\varepsilon}-f_{\mu}$ model of Park et al.[1] and large eddy simulation (LES). In order to analyze the geometric effects on the scalar mixing for nonreacting variable-density flows, several recessed lengths and momentum flux ratios are selected at a constant Reynolds number. The nonlinear $k-{\varepsilon}-f_{\mu}$�� model proposed the meaningful characteristics for various momentum flux ratios and recess lengths. The LES results showed the changes of small-scale structures by the recess. When the inner jet was recessed, the development of turbulent kinetic energy became faster than that of non-recessed case. Also, the mixing characteristics were mainly influenced by the variation of shear rates, but the local mixing was changed by the adoption of recess.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 2005.10a
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• pp.181-188
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• 2005

Large eddy simulation(LES) methodology used to model the isothermal swirling flows in a dump combustor and the turbulent premixed flame in a model gas turbine combustor. The LES solver was implemented on parallel computer consisting 16 processors. In isothermal flow simulation, the results was compared with that of ${\kappa}-{\varepsilon}$ model as well as experimental data, in order to verify the capability of LES code. To model the turbulent premixed flame in a gas turbine, the G-equation flamelet model was used. The results showd that LES and RANS well predicted the mean velocity field of a non-swirling flow. However, in swirling flow, LES showed a better performance in predicting the mean axial and azimuthal velocities, and the central recirculation zone than those of RANS. In a model gas turbine combustor, the operation condition of high pressure and temperature induced the different phenomena, such as flame length and flow-field information, comparing with the condition of ambient pressure and temperature. Finally, it was identified that the flame and heat release oscillations are related to the vortex shedding generated by swirl flow and pressure wave propagation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.130-130
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• 2023

제트류는 다양한 크기와 운동량의 에디가 복잡하게 혼합되어 이루어져 있으며, 이를 정확하게 모델링하고 이해하기 위해서는 제트류의 다양한 특성들을 잘 반영하여 연구를 수행해야 한다. 다양한 연구 수행 방법 중 수치해석 방법은 상대적으로 공간 및 시간적 비용이 적게 들어서 널리 사용되고 있다. 이러한 수치해석 방법에는 DNS(Direct Numerical Simulation), LES(Large Eddy Simulation), RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes) 등이 있으며, 그중 LES는 난류 모델링을 사용하는 RANS 방법에 비해 더욱 정확한 흐름 모델링을 제공하는 장점이 있다. 이러한 LES는 대규모 에디는 직접 해석하면서, 일정 크기 이하의 에디는 모델링을 사용해 해석하는 것이 특징이다. 하지만, LES를 사용하기 위해서는 적절한 그리드 크기를 결정하는 것이 중요하며, 이는 모델의 정확성과 연산 비용에 큰 영향을 미친다. 하지만, 여전히 적절한 그리드 크기를 결정하는 것은 어려운 문제이다. 이러한 LES 모델링을 사용할 때 적절한 그리드 크기를 결정하기 위해서는 정확한 시간 평균 속도 변동을 연구하는 것이 앞서 선행되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 기계학습 기반 접근 방식을 사용하여 난류 제트 내 시간 평균 속도 변동을 예측하는 연구를 진행하였다. 즉, 난류 제트 역학을 이해하는 데 중요한 파라미터인 시간 평균 유속을 이용하여 시간 평균 속도 변동을 예측하는 데 초점을 맞추었다. 모델의 성능은 평균 제곱 오차와 R-제곱 등 다양한 지표를 사용하여 평가되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.294-294
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• 2023

보나 댐에 설치된 배수관이나 지하에 매설된 상하수도관과 같이 물을 운반하기 위한 관로 뿐만 아니라 유류를 운송하는 관, LPG와 같은 기체를 운송하는 관처럼 유체를 운송할 때 다양한 관로를 사용한다. 그 중 사용범위나 제작에 대한 용이성 등에 의해서 원형관이 주로 사용된다. 따라서 위와 같은 원형관 내의 관수로 흐름분포에 대한 연구는 아주 중요하며 필요하다. 원형관 내 흐름분포는 관에 연결된 펌프 혹은 수조나 저수지의 수위에 의한 관내 압력에 의해 지배되어지며, 관 내부 표면의 거칠기나 관의 꺾인 정도 등 다양한 요인에 영향을 받는다. 본 연구에서는 일반적인 실험결과를 도출하기 위하여 직선의 원형관을 대상으로 실험과 수치모의를 동시에 수행한다. 실험은 높이 3m, 길이 4.5m, 폭 1.5m 수조의 바닥에서부터 0.45m 위에 위치한 1.8m 길이의 아크릴 재질의 원형관이 설치된 수조에서 진행되었으며, 수치모의 또한 동일한 규모에서 수행되었다. 수조의 수위를 변화시켜 여러가지 레이놀즈 수에 따른 관 내 흐름의 변화에 대하여 분석하는 것이 목적이며, 실험결과와 수치모의 계산결과 간의 비교검증을 통해 분석한다. 이 연구에서는 난류의 영향을 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)와 LES(large eddy simulation)을 혼합한 형태인 Hybrid RANS/LES 모형 중 하나인 DES(detacged-eddy simulation)기법을 이용하여 해석함으로써, 빠른 유속으로 인한 관 내의 강한 와(eddy)에 대한 효과를 예측하는데 한계가 있는 RANS 모형과 벽면근처에서의 흐름 해석을 위해 굉장히 높은 격자해상도가 요구되어 계산적 비용 측면에서 효율이 떨어지는 LES 모형의 한계를 극복하고자 한다. DES 모형은 벽에서 떨어진 와에 대하여 LES로 직접해석하고, 벽 근처에서의 흐름에 대해선 난류모형을 통해 모델링함으로써 벽 근처 계산격자와 계산량을 줄이면서 LES와 비슷한 결과를 얻을 수 있다. 실험결과와 수치모의 계산결과 사이의 비교검증을 통하여 관 내 흐름에 대한 수치모의의 적용성을 평가하고 실험에서 측정하기 어려운 난류강도와 압력변동의 상세한 특성을 수치모의를 통해 분석함으로서 관 내 흐름특성에 대하여 자세히 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.386-386
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• 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.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.1
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• pp.103-110
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• 2012

The flow field, fuel-air mixing, and behaviors of turbulent flames have been investigated using the large eddy simulation (LES) numerical technique in a premixed swirl combustor equipped with EV double cone burners. Recirculation zones are generated by the swirl burner, and lean premixed flames are formed within a distance of 0.2 m from the tip of the burner. NOx emission of 0.46 ppm is predicted at 1 atm and an air/fuel ratio of 38.7. However, most of the CO generated in a flame front continues to be oxidized as it moves toward the exit, and CO emission of 5.45 ppm is predicted at the exit. The NOx emission can be reduced by decreasing the pressure and air/fuel ratio. The characteristics of NOx emission have been investigated through RANS simulations for various fuel injection types, and it is found thereby that five-lance-hole injection produces the lowest NOx emission rate.