• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권3호
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• pp.392-402
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• 2001

The paper reports a multiple source modeling of low-Reynolds-number dissipation rate equation with aids of DNS data. The key features of the model are to satisfy the wall limiting conditions of the individual source terms in the exact dissipation rate equation using the wall damping functions. The wall damping functions are formulated in term of dimensionless dissipation length scale ι(sup)+(sub)D(≡ι(sub)D($\upsilon$$\xi$)(sup)1/4/$\upsilon$) and the invariants of small and large scale turbulence anisotropy tensors. $\alpha$(sub)ij(=$\mu$(sub)i$\mu$(sub)j/$\kappa$-2$\delta$(sub)ij/3) and e(sub)ij(=$\xi$(sub)ij/$\xi$-2$\delta$(sub)ij/3). The model constants are optimized with aids of DNS data in a plane channel flow. Adopting the dissipation length scale as a parameter of damping function, the applicabilities of $\kappa$-$\xi$ model are extended to the turbulent flow calculation of complex flow passages.

• 대한조선학회논문집
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• 제51권1호
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• pp.67-77
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• 2014

In this study, Explicit Algebraic Reynolds Stress Model (EARSM) which is based on the existing ${\kappa}-{\omega}$ model has been applied to the flow field analysis around ship hulls. Existing transport equations for the turbulent kinetic energy and the dissipation rate are used in almost the same form and anisotropy terms of Reynolds stresses are newly considered. The well-known KVLCC2 and KCS hull forms are selected as validation cases, which were also used in 2010 Workshop on CFD in Ship Hydrodynamics. In case of KVLCC2 double model, comparison of mean velocity distribution, turbulent kinetic energy, and Reynolds stresses near the propeller plane has been carried out and wave elevation and wave profiles have been additionally studied for KCS and KVLCC2 with free surface models. Some improved results for mean velocity distribution at the propeller plane have been obtained while there is little change in free surface wave profiles.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권8호
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• pp.1063-1071
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• 1999

Fine grid calculations are reported for the developing turbulent flow in a curved duct of square cross-section with a radius of curvature to hydraulic diameter ratio ${\delta}=Rc/D_H=3.357 $ and a bend angle of 720 deg. A sequence of modeling refinements is introduced; the replacement of wall function by a fine mesh across the sublayer and a low Reynolds number algebraic second moment closure up to the near wall sublayer in which the non-linear return to isotropy model and the cubic-quasi-isotropy model for the pressure strain are adopted; and the introduction of a multiple source model for the exact dissipation rate equation. Each refinement is shown to lead to an appreciable improvement in the agreement between measurement and computation.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제28권3호
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• pp.108-119
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• 2024

The Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) simulations are commonly used in industrial applications due to their computational efficiency. However, the linear eddy viscosity model (LEVM) used in RANS often fails to accurately capture the anisotropy of Reynolds stress in complex flow conditions. To enhance RANS predictive accuracy, data-driven closure models, such as Tensor Basis Neural Network (TBNN) and Tensor Basis Random Forest (TBRF), have been proposed. However existing models, including TBNN and TBRF, have limitations in capturing the nonlocal patterns of turbulence models, resulting in irregular and unsmooth predictions. Convolutional neural networks (CNNs) are considered as an alternative approach, but their reliance on discretization poses challenges when dealing with arbitrarily designed meshes in RANS simulations. In this study, we propose a nonlinear convolutional neural operator as the RANS closure model. Our model satisfies Galilean invariance, can learn nonlocal physics, and recovers high-resolution physics even when trained on undersampled grids. The model outperforms existing TBNN and TBRF models, successfully predicting smooth fields of Reynolds stress in flows with adverse pressure gradients, separations, and streamline curvature, where existing models struggle or fail to provide accurate predictions.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6B호
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• pp.643-651
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• 2008

본 연구에서는 횡방향 언덕-저면의 하상형상을 갖는 개수로 흐름을 수치모의 하였다. 곡선좌표계에 대한 지배방정식을 유도하고, 난류폐합을 위해 Speziale(1987)가 제안한 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형을 이용하였다. 개발된 모형의 개수로 흐름에 대한 적용성 및 모형 상수의 민감도를 분석하기 위해 직사각형 개수로 흐름을 수치모의 하였다. 그 결과 모형상수 $C_D$와 $C_E$는 각각 이차흐름 강도 및 난류의 비등방성에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 또한 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형이 자유수면에서 발생되는 난류의 비등방성을 정확히 모의할 수 없는 것으로 나타났으나, 전반적인 이차흐름 분포는 비교적 잘 예측하는 것으로 확인되었다. 한편 개발된 모형을 이용하여 횡방향 하상형상을 갖는 개수로 흐름을 수치모의하고 기존의 실험 결과와 비교하였다. 그 결과 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형이 하상형상의 언덕과 저면에서 발생되는 상향류 및 하향류를 비교적 정확히 예측하는 것으로 나타났으며, 계산된 주흐름방향 평균유속 및 난류구조 역시 기존의 실험 결과와 잘 일치하였다. 그러나 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형은 하상형상의 저면을 향하는 하향류를 과소 산정하는 것으로 확인되었다.

• 천문학회지
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• 제28권2호
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• pp.109-117
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• 1995

The morphology and strength of the primordial magnetic field which is generated spontaneously in the early universe are studied for three models: (1) inflation (2) primordial magnetized bubble and (3) primordial turbulence models, We calculate the power spectra of magnetic field that are scale-free and proportional to $k^{1.5},k^{3{\sim}4}$ and $k^{2/3}$, respectively. The configurations of magnetic field having these power spectra are visualized. To constrain the present strength of the primordial magnetic field we calculate the anisotropy of the microwave background radiation in Bianchi type I universe with globally homogeneous magnetic field. From the COBE limit of the quadrupole moment of $({\delta}T/T)_{l=2}$ the present strength of horizen-scale magnetic fields $B_p$ is constrained to be less than $9{\times}10^{-8}G$.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.376-380
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• 2004

측벽이 존재하는 개수로 난류흐름에 대한 DNS 자료를 이용하여 난류의 비등방성을 해석하였다. 측벽의 2등분선(sidewall bisector)에서 난류강도의 분포를 통해 바닥과 자유수면에서의 비등방성을 분석하고, AIM을 도입하여 흐름장 전반에 걸쳐 세부적인 비등방성 해석을 수행하였다. 측벽의 2등분선에서의 난류강도의 분포를 통해 바닥과 자유수면 근처에서 난류강도가 강한 비등방성을 갖는 것을 볼 수 있었다. 또한 3개의 다른 영역에서 AIM의 도입을 통해 측벽이나 바닥근처에서는 난류의 비등방성이 구형 관수로 흐름과 유사한 것으로 나타났으나, 개수로 난류흐름의 주된 특성이 velocity-dip phenomena가 존재하는 영역에서는 구형 관수로 흐름과는 달리 천이영역이 존재한다는 것을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2B호
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• pp.179-189
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• 2010

본 연구에서는 수치모의를 통하여 전단면 식생 수로에서 와도의 생성을 분석하였다. 지배방정식에서 난류 폐합을 위해 레이놀즈응력모형을 이용하였다. 거친 하상-매끄러운 측벽 및 매끄러운 하상-거친 측벽을 갖는 개수로 흐름을 수치모의하여 서로 다른 형태의 이차흐름 구조가 형성되는 것을 확인하였다. 즉, 거친 하상 조건에서는 자유수면 이차흐름의 규모가 감소되고, 거친 측벽 조건에서는 자유수면 이차흐름의 구조가 더 커지는 것으로 나타났다. 또한 전단면 식생 수로를 수치모의하여 수심 크기의 바닥 이차흐름이 형성되고, 식생 밀도가 증가함에 따라 자유수면 이차흐름이 점차 사라지는 것을 확인하였다. 또한 이차흐름 생성에 중요한 역할을 하는 난류의 비등방성 및 레이놀즈응력 분포를 식생밀도에 따라 살펴보았다. 한편, 와도 방정식을 분석한 결과, 비식생 수로의 경우 벽 및 수면 경계 근처에서는 난류 비등방성에 의한 생성항이, 경계와 떨어진 곳에서는 레이놀즈응력에 의한 생성항이 와도 생성에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 그러나 식생 수로에서는 이러한 특성이 사라지는 것으로 확인되었다. 또한 비식생 수로에서는 바닥과 수면에서의 와도 생성이 강하게 발생되지만, 식생 수로에서는 바닥과 식생 높이에서 와도 생성이 크게 발생되는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제22권2호
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• pp.221-228
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• 1998

In order to look into the comparative flow characteristics between a circular contraction duct and a circular expansion duct the both centerline turbulent structures have been investigated by the hot wire anemometry. Both of the contraction and the expansion have Morel type contours. Means, turbulences, and triple moments have been measured for the turbulent kinetic energy budgets along their centerlines. It is resulted that mean velocities of both have much deviated from theoretical values calculated by one-dimensional continuity considerations, and that for the same upstream condition, the expansion maintains the isotropy in general while the contraction maintains a severe anisotropy through the whole duct. The mean transport of the TKE along the expansion is willing to balance mostly with the dissipation in the TKE budgets while that along the contraction is balanced with the production in the turbulent kinetic energy equation.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제20권1호
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• pp.35-46
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• 1988

원자로의 설계나 안전성 분석을 위해서는 핵연료 집합체 내의 유동 구조와 열전달에 대한 지식이 매우 중요하다. 따라서 핵연료 집합체 내의 유체 온도 분포를 정확히 계산하기 위해서는 냉각재 유로 내에서의 속도분포를 정확히 알아야 하는데 이것은 복잡한 난류 현상 때문에 예측하기가 매우 어렵다. 본 연구는 비등방성을 고려한 2-방정식 모형을 사용하여 속도분포를 구하고 핵연료 표면에서의 균일열속을 가정하므로써 유로내에서의 속도 분포를 예측하였다. 수치해는 Galerkin유한 요소법에 의해 핵연료봉 표면까지 구하여졌다. 수치 결과는 알려진 실험치 및 계산치와 비교되어 잘 일치하고 있고, 또한 난류 비등방성이 유로 내의 평균속도와 온도분포에 영향을 미치고 있음을 보았다. 그리고 조밀한 삼각 배열 핵연료 집합체(P/D=1.05-1.3) 내에서 나트륨 냉각재를 사용한 경우의 Nu-P/D관계식을 수립하였다.