In this study, we investigate the wake characteristics in laminar inflow and two different turbulent inflow cases. To solve the flow with wind turbines and its wake, we use large eddy simulation (LES) technique with actuator line method (ALM) and turbulent inflow of Turbsim. We perform the quantitative analysis of velocity deficit and turbulent intensity in laminar inflow case and turbulent inflow case with different turbulent intensity. In turbulent inflow, unsteady strong wake recovery which is highly fluctuated in time. Normalized power in turbulent inflow case is also highly fluctuated with unsteady wake recovery, while that in laminar inflow has quasi steady characteristic in power generation.
The characteristics of turbulent boundary layers over hilly terrain depend strongly on the hill slope and upstream condition, especially inflow turbulence. Numerical simulations are carried out to investigate the neutrally stratified turbulent boundary layer over two-dimensional hills. Two kinds of hill shape, a steep one with stable separation and a low one without stable separation, two kinds of inflow condition, laminar turbulent, are considered. An auxiliary simulation, based on the local differential quadrature method and recycling technique, is performed to simulate the inflow turbulence be imposed at inlet boundary of the turbulent inflow, which preserves very well in the computational domain. A large separation bubble is established on the leeside of the steep hill with laminar inflow, while reattachment point moves upstream under turbulent inflow condition. There is stable separation on the side of low hill with laminar inflow, whilw not turbulent inflow. Besides increase of turbulence intensity, inflow can efficiently enhance the speedup around hills. So in practice, it is unreasonable to study wind flow over hilly terrain without considering inflow turbulence.
In this study, we investigate the wake characteristics in two cases which are laminar inflow and turbulent inflow. To solve the flow with wind turbines and its wake, we use large eddy simulation (LES) technique with actuator line method (ALM) and turbulent inflow of Turbsim. Turbulent inflow which contains the characteristic of the stable atmospheric boundary layer is used. We perform the quantitative analysis of velocity deficit and turbulence intensity in two cases. Time series of velocity deficit at the first, the second column in two cases are compared to observe the performance of wind turbine. The performance in the first column in laminar inflow is overestimated compared to that in turbulent inflow. And we observe that wake in the case with turbulent inflow drive to the span-wise direction and wake recovery in turbulent inflow is more effective. In quadrant analysis of Reynolds stress, the ejection and the sweep motion in turbulent inflow case are bigger than those in laminar inflow case.
The present study aims to generate turbulent inflow data to more accurately represent the turbulent flow around a square cylinder when the inflow turbulence level is significant. The modified random flow generation (RFG) technique in conjunction with a previously developed LES code is successfully adopted into a finite element based fluid flow solver to generate the required inflow turbulence boundary conditions for the three-dimensional (3-D) LES computations of transitional turbulent flow around a square cylinder at Reynolds number of 22,000. The near wall region is modelled without using wall approximate conditions and a wall damping coefficient is introduced into the calculation of sub-grid length scale in the boundary layer of the cylinder wall. The numerical results obtained from simulations are compared with each other and with the experimental data for different inflow turbulence boundary conditions in order to discuss the issues such as the synthetic inflow turbulence effects on the 3-D transitional flow behaviour in the near wake and the free shear layer, the basic mechanism by which stream turbulence interacts with the mean flow over the cylinder body and the prediction of integral flow parameters. The comparison among the LES results with and without inflow turbulence and the experimental data emphasizes that the turbulent inflow data generated by the present RFG technique for the LES computation can be a viable approach in accurately predicting the effects of inflow turbulence on the near wake turbulent flow characteristics around a bluff body.
In order to identify changes in the nature of the particles due to changes in the inflow rate of the raw material solution, the present study was intended to prepare nano-sized cobalt oxide ($Co_3O_4$) powder with an average particle size of 50 nm or less by spray pyrolysis reaction using raw cobalt chloride solution. As the inflow rate of the raw material solution increased, droplets formed by the pyrolysis reaction showed more divided form and the particle size distribution was more uneven. As the inflow rate of the solution increased from 2 to 10 ml/min, the average particle size of the formed particles increased from about 25 nm to 40 nm, while the average particle size did not show significant changes when the inflow rate increased from 10 to 50 ml/min. XRD analysis showed that the intensity of the XRD peaks increased remarkably when the inflow rate of the solution increased from 2 to 10 ml/min. On the other hand, the peak intensity stayed almost constant when the inflow rate increased from 10 to 50 ml/min. With the increase in the inflow rate from 2 to 10 ml/min, the specific surface area of the particles decreased by approximately 20 %. On the contrary, the specific surface area stayed constant when the inflow rate increased from 10 to 50 ml/min.
Estimation of inflow rates into subsection of a tunnel is establishing the proposed grouting part, measuring the degree of grouting, and settling the dispute over deplrtion of groundwater which may be resulted from tunneling. A current meter was used to calculate inflow rates of groundwater to each subsection of the tunnel. The study area is composed of section 1 and 2 of Imha-Youngchun waterway trnnel which has 32.976km length, with each section having 3,745m and 4,079m, respectively. The depth from groung surface to tunnel ranges from 122.45m to 358.3m. Total inflow rates of groundwater into each section measured three times by the current meter, together with bottle and eye measurement, were compared with groundwater inflow rates of each section measured by datalogger. The calcuated inflow rates of the sections by bottle and eye measurement were 8.8%∼54.7% of inflow rate (averaging 27,4%), whwewas those by the current meter were 76.9%∼110.6%(averaging 92.9%). Therfore, the current meter is regarded as useful method to calculate groundwater inflow rates into subsections of a tunnel.
Reproducing the horizontally homogeneous atmospheric boundary layer in computational wind engineering is essential for predicting the wind loads on structures. One of the important issues is to use fully developed inflow conditions, which will lead to the consistence problem between inflow condition and internal roughness. Thus, by analyzing the previous results of computational fluid dynamic modeling turbulent horizontally homogeneous atmospheric boundary layer, we modify the past hypotheses, detailly derive a new type of inflow condition for standard k-ε turbulence model. A group of remedial approaches including formulation for wall shear stress and fixing the values of turbulent kinetic energy and turbulent dissipation rate in first wall adjacent layer cells, are also derived to realize the consistence of inflow condition and internal roughness. By combing the approaches with four different sets of inflow conditions, the well-maintained atmospheric boundary layer flow verifies the feasibility and capability of the proposed inflow conditions and remedial approaches.
최근 국내에서는 이상기후로 인해 가뭄의 빈도 및 심도가 증가하고 있으며 장기간의 가뭄으로 인한 저수지의 저수량 감소로 전국적인 가뭄 피해가 발생하였다. 가뭄 기간 동안의 피해를 최소화하기 위해 관측자료를 이용한 최적의 저수지 운영 방법을 제안하는 다양한 연구가 수행되었지만, 실측 자료만을 활용할 경우 과거 가뭄 사상에 대해서만 분석이 가능하기 때문에 미래에 발생할 수 있는 극심한 가뭄을 예측하고 분석하기 위한 기술이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 최근 가뭄피해가 발생한 섬진강 유역에 위치한 섬진강댐을 대상으로 최소유입량 예측 기법을 제시하였다. 수문 분석 모형인 Stochastic Analysis Modeling and Simulation (SAMS) 2007을 이용하여 섬진강댐의 관측자료와 통계적 특성이 유사한 동일한 길이의 유입량을 다수 발생시키고, 저수지 모의운영에 따른 보장공급량 산정 결과를 활용하여 최소유입량을 예측하였다. 본 연구에서는 최소유입량을 대상 저수지의 관측자료와 동일한 기간을 갖는 다수의 발생유입량 중 보장공급량을 기준으로 95%는 이보다 작지 않은 값을 갖는 유입량으로 정의하였다. Case별 저수지 모의운영 분석 결과 섬진강댐 최소유입량의 보장공급량은 관측자료의 보장공급량인 10.51 m3/s 대비 평균 1.07 m3/s 낮게 분석되었다. 본 연구에서 산정한 최소유입량은 가뭄 시 저수지 운영 기준을 마련하는데 활용할 수 있을 것으로 판단되며 최소유입량을 활용하여 댐 연계운영, 추가 확보 가능한 용수공급량 등을 검토할 수 있다. 이는 가뭄 시 용수공급 안정성 확보 및 하류 물부족 문제 해소 등을 위한 대안 마련 시 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
Understanding the composition of the dam inflow can improve the efficiency of dam operation considering the seasonal characteristics. Hydrograph analysis is one of the methods to identify the characteristics of dam inflow. In addition, baseflow separation on the dam inflow can be affected by anthropogenic influences depending on dam locations. In this regard, the objectives of this study are 1) to analyze yearly and monthly baseflow contribution to the dam inflow and 2) to compare the baseflow contribution to the inflow in dams located upstream and downstream of the watershed. The result shows that the estimated baseflow index was smaller in the upstream dams compared to the downstream dams. Discharge from the upstream water infrastructure including dams and reservoirs can be a part of inflow into the downstream water infrastructure. Based on this scenario, the discharge regulated from the upstream dam could lead to overestimation of baseflow contribution to inflow into the downstream dam. We expect that the results from this study elucidate the role and function of dams and hence, contribute to the efficient operation of dams located in the upstream and the downstream of the watershed.
When predicting unsteady flow and pressure fields around a structure in a turbulent boundary layer by Large Eddy Simulation (LES), velocity fluctuations of turbulence (inflow turbulence), which reproduce statistical characteristics of the turbulent boundary layer, must be given at the inflow boundary. However, research has just started on development of a method for generating inflow turbulence that satisfies the prescribed turbulence statistics, and many issues still remain to be resolved. In our previous study, we proposed a method for generating inflow turbulence and confirmed its applicability by LES of an isotropic turbulence. In this study, the generation method was applied to a turbulent boundary layer developed over a flat plate, and the reproducibility of turbulence statistics predicted by LES computation was examined. Statistical characteristics of a turbulent boundary layer developed over a flat plate were investigated by a wind tunnel test for modeling the cross-spectral density matrix for use as targets of inflow turbulence generation for LES computation. Furthermore, we investigated how the degree of correspondence of the cross-spectral density matrix of the generated inflow turbulence with the target cross-spectral density matrix estimated by the wind tunnel test influenced the LES results for the turbulent boundary layer. The results of this study confirmed that the reproduction of cross-spectra of the normal components of the inflow turbulence generation is very important in reproducing power spectra, spatial correlation and turbulence statistics of wind velocity in LES.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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