• 대한기계학회논문집B
• /
• 제27권12호
• /
• pp.1724-1733
• /
• 2003

This paper assesses the prediction performance of explicit algebraic stress and heat-flux models for reduction of heat transfer coefficient in a strongly-heated vertical tube. Two explicit algebraic stress models and four explicit algebraic heat-flux models are selected for assessment. Eight combinations of explicit algebraic stress and heat-flux models are used in predicting the turbulent gas flows with intense heating, which yields the significant property-variation. The results showed that the two combinations of GS-AKN and WJ-mAKN predicted the Nusselt number and the axial wall temperature variations well and that the predictions of Nusselt number with WJ-combinations spread in a wider range than those with Gs-combinations. WJ is the explicit algebraic stress model of Wallin and Johansson and GS is the model of Gatski and Speziale and that AKN is the explicit heat-flux model of Abe, Kondoh and Nagano and mAKN is the modified AKN.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제25권11호
• /
• pp.1569-1580
• /
• 2001

A new nonlinear near-wall turbulence model is developed to predict turbulent flow and heat transfer in strongly nonequilibrium flows. The k-$\varepsilon$-f$\sub$${\mu}$/, model of Park and Sung$\^$(1)/ is extended to a nonlinear formulation. The stress-strain relationship is the thrid-order in the mean velocity gradients. The strain dependent coefficients are obatined from the realizability constraints and the singular behavior at large strains. An improved explicit heat flux model is proposed with the aid of Cayley-Hamilton theorem. This new model includes the quadratic effects of flow deformations. The near-wall asymptotic behavior is incorporated by modifying the f$\sub$λ/ function. The model performance is shown to be satisfactory.

• 한국추진공학회지
• /
• 제9권3호
• /
• pp.49-59
• /
• 2005

파형벽면이 존재하는 채널유동에 대한 난류열전달이 난류모델에 의해서 조사되었다. Park et at.[1]의 비선형 k- f - f$_{모델이 수정되었고, 외재적인 비선형 열유속모델이 사용되었다 선택된 레이놀즈수는 Re$_{b}$ =6760이고 형상변화 (0 $\leq$ $\alpha$/$\lambda$$\leq$0.15 and 0.25 $\leq$A/H$\leq$4.0.)에 따른 열전달을 조사하였다. 모델의 성능을 검증하기 위하여 큰에디모사법이 선택된 경우에 수행되었다. 큰에디모사법의 결과와 비교할 때 모델성능은 일반적인 경향을 잘 예측하였다. 비선형 k- $\varepsilon$ - f$_{모델을 이용하여 파형벽면에 의한 열전달의 증가 특징과 형상의 영향이 조사되었다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제26권1호
• /
• pp.141-149
• /
• 2002

A numerical simulation is performed for the cooling heat transfer of a heated cylindrical pedestal by an axisymmetric jet impingement. Based on the k- $\varepsilon$- f$\sub$${\mu}$/ model of Park et at., the linear and nonlinear stress-strain relations are extended. The Reynolds number based on the jet diameter(D) is fixed at Re$\sub$D/ = 23000. The local heat transfer coefficients are compared with available experimental data. The predictions by k- $\varepsilon$-f$\sub$${\mu}$/ model are in good agreement with the experiments, whereas the standard 7- f model does not properly resolve the flow structures.

• 항공우주기술
• /
• 제2권2호
• /
• pp.142-150
• /
• 2003

가열벽이 있는 4각단면 채널에서 3차원 열전달이 비선형 k-ε-fμ 모형과 큰에디모사법을 이용하여 해석되었다. 4각단면 채널로 모형화된 열량계 해석에 비선형 k-ε-fμ 모형과 비선형 열유속모형이 도입되었다. 레이놀즈수는 4000≤$Re_b$≤20000로 변화되었다. 난류의 비등방성으로 유도되는 구석와류는 주 유동속도의 1~3% 정도로 크지 않았지만 열전달에 커다란 영향을 주었다. 또한 채널 단면에 존재하는 나선형의 와류에 의해서 열전달이 심하게 변함을 보여 주었다. 예측된 열전달계수로부터 Nu~$Re^{0.8}Pr^{0.34}$가 검토되었고 온도의 섭동과 와유동의 비정상거동이 조사되었다.

• Coupled systems mechanics
• /
• 제9권2호
• /
• pp.163-182
• /
• 2020

Coupled thermo-mechanical analysis of reinforced concrete slab at elevated temperatures from a fire accounting for nonlinear thermal parameters is carried out. The main focus of the paper is put on a one-way continuous reinforced concrete slab exposed to fire from the single (bottom) side as the most typical working condition under fire loading. Although contemporary techniques alongside the fire protection measures are in constant development, in most cases it is not possible to avoid the material deterioration particularly nearby the exposed surface from a fire. Thereby the structural fire resistance of reinforced concrete slabs is mostly influenced by a relative distance between reinforcement and the exposed surface. A parametric study with variable concrete cover ranging from 15 mm to 35 mm is performed. As the first part of a one-way coupled thermo-mechanical analysis, transient nonlinear heat transfer analysis is performed by applying the net heat flux on the exposed surface. The solution of proposed heat analysis is obtained at certain time steps of interest by α-method using the explicit Euler time-integration scheme. Spatial discretization is done by the finite element method using a 1D 2-noded truss element with the temperature nodal values as unknowns. The obtained results in terms of temperature field inside the element are compared with available numerical and experimental results. A high level of agreement can be observed, implying the proposed model capable of describing the temperature field during a fire. Accompanying thermal analysis, mechanical analysis is performed in two ways. Firstly, using the guidelines given in Eurocode 2 - Part 1-2 resulting in the fire resistance rating for the aforementioned concrete cover values. The second way is a fully numerical coupled analysis carried out in general-purpose finite element software DIANA FEA. Both approaches indicate structural fire behavior similar to those observed in large-scale fire tests.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제27권6호
• /
• pp.811-824
• /
• 1995

CANDU 핵연료봉의 휨 열적 휨 멘트와 수력학적 견인력 및 기계적 하중에 기인하는 휨 모멘트에 의하여 일어난다. 여기서, 연료봉 휨은 연료봉 축방향 중심선으로부터의 측면 처짐으로 정의한다. 본 논문에서는 연료봉 축방향 중심선에 대한 비대칭 온도불포에 의해 핵연료 피복관 자체와 피복관과 소결체의 상호작용 부위에서 발생하는 열적 휨만을 취급한다. 이를 위해 1).소결체와 피복관사이의 기계적 상호작용을 무시한 조건에서의 핵연료 피복관의 휨과 2) 소결체와 피복관의 온도 변화에 기인하여 발생하는 소결체와 피복관 사이의 기계적 상호작용을 고려한 조건에서의 연료봉 휨을 혼합 고려하고, 각각에서 피복관의 비대칭 온도분포가 (i) 냉각재의 불완전한 혼합에 따른 비균질 냉각재 온도, (ii) 핵연료 피복관과 냉각재 사이의 비균질한 열전달 계수, (iii) 핵연료내 반경 방향으로의 중성자속 감쇄에 의한 비대칭 열 발생 등의 복합적효과에 의해 발생되는 것으로 고려하여 피복관의 대칭온도 분포까지 포함 할 수 있는 열적 휨의 일반적 해석 공식을 제시하였다. 본 휨 공식에 사용되는 모든 변수에 대한 민감도 분석을 통해, 핵연료봉 길이, 피복관 내경, 냉각재 평균 온도 및 변화 인자, 소결체 -피복관 기계적 상호 작용 인자, 중성자속 감쇄 인자, 핵연료 열팽창 계수, 피복관-냉각재 열전도 계수 등의 변화가 피복관 두께, 피복관-냉각재 열전달 계수, 피복관 열팽창 계수, 핵연료-피복관 열전달 계수 등의 변화보다 핵연료봉의 열적 휨에 상대적으로 더욱 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.