• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권3호
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• pp.440-448
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• 2003

In the present paper, numerical simulations of buoyant plume dispersion in a neutral and stable atmospheric boundary layer have been carride out. A Lagrangian Stochastic Model (LSM) with a Non-Linear Eddy Viscosity Model (NLEVM) for turbulence is used to generate a Reynolds stress field as an input condition of dispersion simulation. A modified plume-rise equation is included in dispersion simulation in order to consider momentum effect in an initial stage of plume rise resulting in an improved prediction by comparing with the experimental data. The LSM is validated by comparing with the prediction of an Eulerian Dispersion Model (EDM) and by the measured results of vertical profiles of mean concentration in the downstream of an elevated source in an atmospheric boundary layer. The LSM predicts accurate results especially in the vicinity of the source where the EDM underestimates the peak concentration by 40% due to inherent limitations of gradient diffusion theory. As a verification study, the LSM simulation of buoyant plume dispersions under a neutral and stable atmospheric condition is compared with a wind-tunnel experiment, which shows good qualitative agreements.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회(2)
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• pp.951-951
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• 2005

The characteristics of Boussinesq starting forced plumes were investigated in this study. Two distinct periods in the transient plume penetration were identified, namely the Period of Flow Development (PFD) and Period of Developed Flow (PDF). PFD refers to the time period whereby the penetration rate is governed by the complex vortex dynamics initiated by the exit conditions that can include vortex coalescence, vortex leapfrogging, pinching off of the head vortex from the trailing stem and the eventual reconnection. The pinch-off and reconnection leads to an overshoot of the plume front which is a common observation reported in previous studies. The penetration rate in PDF is more predictable and depends on the continuous feeding of buoyancy and momentum into the head vortex by the trailing buoyant-jet stem. Similarity solutions are developed for PDF to describe the temporal variation of the penetration rate, by incorporating the behavior of an isolated buoyant vortex ring and recent laboratory results on the trailing buoyant jet. In particular, the variations of velocity ratios between the head vortex and trailing buoyant jet are analytically computed. To verify the similarity solutions, experiments were conducted on vertical starting forced plumes using planar laser induced fluorescence (PLIF).

• 한국화재소방학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.21-32
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• 2000

본 연구는 터널에서의 화재성상을 파악하기 위해 실물 실험의 대안으로서 축소 모형 실험을 수행하였고 또한 실험결과와 비고분석하기 위하여 터널내에서의 화재에 대하여 연기거동을 수치해석하였다. 터널내에서의 연기유동은 Buoyancy force에 의해 지배되므로 Froude scaling링에 의해 얻어진 축소법칙에 따라 실물터널을 1/20로 축소한 모형에서 실험 수행하였고 검증하였다. 여기서 얻어진 결과를 수치해석 결과와 비교하였다. 수치해석은 3D 비정 렬 격자, PISO 알고리즘, 부력 Plume 모델등을 사용하였다. 분석결과 실험과 수치해석 결과가 어느정도 일침함을 확인하였고, 연층의 전달 속도, 온도 구배, 하강 높이를 확인할 수 있었다.

• 상하수도학회지
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• 제22권3호
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• pp.389-396
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• 2008

The hybrid model can be used to predict the initial near field mixing and the far field transport of the buoyant jets, which are discharged from the submerged wastewater ocean outfall. In the near field, the jet integral model can be used for single port diffusers while the ${\sigma}$ transformed particle tracking model was used in the far field. In this study, the experimental study was performed to verify the developed hybrid model in the previous research. The developed hybrid model properly predict the surface and vertical concentration distribution of the single buoyant jets with various effluent and ambient conditions. The hybrid model can also simulate the surface concentration distribution of the rosette diffuser except for the parallel diffuser with the higher densimetric Froude number due to the assumption that dynamic effects of the effluent plumes are negligible in the far field. The application of the hybrid model to rosette diffusers can predict the concentration near the diffuser more accurately when the line-plume approximation is used.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권8호
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• pp.981-994
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• 2014

Density currents formed by buoyancy discharges from rivers are numerically studied using non-dimensional two layer model including Coriolis acceleration, bottom stress, interfacial friction. Some typical numbers such as Froude number, densimetric Froude number and Kelvin number are obtained and some characteristic scales are defined as a result of non-dimensionalization of the governing equations. Besides the Coriolis effect, the configurations of bottom topography, bottom friction coefficient and interfacial friction are found to significantly affect the propagation of the warm water plume. Frontal position can fastly propagate in the case of large density difference between the two layers and small interfacial friction. Left side boundary current is easily formed under the small interfacial friction. With large Kelvin number, both right and left side boundary currents are formed. Wave-like disturbances and eddies are easily formed under the high Froude number.

• 한국해양학회지:바다
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• 제7권3호
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• pp.157-170
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• 2002

연속적으로 방출되는 금강 담수에 의해 형성되는 풀룸(plume)의 구조와 분포를 시험하기 위해 전향력과 조석의 유무에 따른 3차원 수치모델 실험을 하였다. 조석없이 전향력이 포함된 경우 모델풀룸은 발달단계에서 남수로 북쪽에 시계방향 순환을 형성한다. 풀룸 확장이 진행되면 순환중심이 남서쪽으로 이동하며 남수로 입구에서부터 남서쪽으로 저염수의 유출 축 방향이 편향된다 이러한 결과는 외해의 강한 염분전선 때문에 하구입구 전방에서 누적되는 저염수에 의해 유지되는 해면경사에 의한 순압적 지형류 균형으로 설명된다. M$_2$분조를 포함하는 경우에는 모델풀룸이 북서쪽으로 멀리 확장하여 큰 혀모양의 염분분포를 이룬다. 외해역 풀룸의 조석주기 평균된 표층흐름은 주로 지형류 균형을 이룬다. 이러한 풀룸분포의 변화는 하구입구 외측에서 저염수를 북쪽으로 공급하는 조류이동에 의한 저염수 이류와 풀룸을 따라 평균해면을 높이고 북쪽 천해연안역 표층염분을 증가시키는 활발한 조류혼합에 의한 것으로 설명된다. 관측된 금강 풀룸의 주된 형태(Lee et at., 1999;최 등, 1999)는 하구 입구역에서부터 풀룸 축이 북서쪽으로 편향되고 북쪽으로 풀룸 두께가 깊어지는데 이러한 특징은 조석이 포함된 모델에서 잘 재현되었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권6호
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• pp.111-115
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• 2009

아세톤 LIF와 Rayleigh 산란법 등 두 가지 레이저 측정 기법을 이용하여 Re수가 1,000 미만의 부력제트 노즐근처에서의 공기 유입을 실험적으로 조사하였다. 아세톤 LIF 실험결과 전체적인 혼합기구는 경계면에서의 불안정성에 의한 거대와구조로 판단되고, Re 수가 커질수록 유입되는 시점이 상류로 이동하며 그 양 또한 증가되었다. 또한 Rayleigh 산란법 결과는 상류에서도 혼합이 제트의 내부까지 이루어지고, 노즐에서 분사방향으로 진행할수록 주위공기의 유입이 제트 내부로 진행되고 있음을 알 수 있다. 이 실험결과로서 기존 등온기체모델에서 제트의 주위공기 유입을 고려하여야 한다는 사실을 입증할 수 있다. 또한, 이상적 플룸식에서 복사열손실을 0.35로 고려하였을 경우에 기존의 연기량 및 온도 예측과 근사한 결과를 얻을 수 있으며, 주위공기 유입효과를 고려하여 보다 간단하면서 정확한 등온기체 모델링 방법을 얻을 수 있다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제10권2호
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• pp.73-82
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• 1998

연안에서 표층 방류된 온수의 확산-이송을 모의하고자 배출구 인근의 근역에서는 반능동적 입자추적의 원리가 적용된 부작위행보모형과 원역에서는 Eulerian-Lagrangian 농도가 결합된 2차원 모형이 개발되었다. 근역에서 표층으로 부상되는 온수괴는 부력을 갖는 다수의 입자군으로 변환되어 초기 평면확산의 증가를 나타내고, 이러한 부력확산의 영향이 무작위행보의 기본식에 도입되었다. 개발된 모형의 초기평가는 단순한 지형의 해역과 실제해역에서 수행되었다. 단순해역에서는 부력이 고려되지 않는 중립입자모형의 결과에 비하여 초기 확산이 크게 나타나고, 기존 근역모형CORMIX3과 유사하나 외해측으로 확장된 성향을 보인다. 천수만에서 실제적용 결과도 배출구 근처에서 관측치에 유사한 퍼짐 효과가 나타나며 모형의 적용성이 인정된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.18-25
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• 1999

건물 공간에 대한 연기 거동을 해석하기 위한 많은 실험이나 수치해석이 이루어져 왔고 그 중 공간과 공간을 연결해주는 복도 공간에 대한 연기거동을 해석하는 것 또한 매우 중요하다. 본 연구에서는 3차원 비 정렬 격자계, PISO 알고리즘, 부력 Plume 모델을 이용한 Field 모델을 이용하여 복도 공간에 대한 수치해석을 수행하여 얻은 온도장과 유동장 및 변수를 연기 퍼짐 시간과 연충 온도, 천장제트속도로 계산하여 한국기계연구원에서 실험한 결과와 비교하였다. 또한 Hinkley가 제안한 평균 연층 속도와 계산된 연층 속도를 비교하였다. 복도 공간 내에서 Soffit 주위의 유동특성을 파악하고 천장세트의 속도가 복도 향상, 화원으로부터의 거리, 발열량등에 영향을 받는다는 사실을 보여준다.