• 제목/요약/키워드: Mean eddy kinetic energy

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핵연료봉 주위의 난류 유동장 특성에 미치는 이차 유동의 영향에 대한 연구 (Study of the Secondary Flow Effect on the Turbulent Flow Characteristics in Fuel Rod Bundles)

  • Lee, Kye-Bock;Jang, Ho-Cheol;Lee, Sang-Keun
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제26권3호
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    • pp.345-354
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    • 1994
  • 수치 해석을 통하여 이차유동을 포함한 핵연료봉 주위의 난류 유동장을 예측하였다. 등방성 난류와 점성계수 모델과 이차 유동을 모사하기 위해 단순화된 대수응력모델을 사용하여 난류 운동 에너지 (k)와 난류 에너지 소멸률($\varepsilon$)의 이 방정식 모델과 운동량 방정식을 유한 차분법으로 풀어 유동장내의 평균속도, 이차유동, 난류 운동 에너지, 난류 응력 분포 등을 구하였다. 수치해석 예측치를 실험데이타와 비교하여 만족할만한 결과를 얻었고 유동장내에서 이차유동의 영향을 확인하였다. 즉 이차유동이 절대 크기는 작더라도 대류 효과에 의해 큰 영향을 미치는 것을 본 연구를 통해 알 수 있었다.

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2-方程式 모델 에 의한 二相亂流 제트流動 의 數値解析 (Calculation of Two-Phase Turbulent Jet with a Two-Equation Model)

  • 양선규;최영돈
    • 대한기계학회논문집
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    • 제9권6호
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    • pp.714-724
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    • 1985
  • 본 논문에서는 입자가 부상된 2상유동의 해석에서 여러유동조건의 유동을 공 통적으로 해석할 수 있고 또 유동의 난류구조를 규명할 수 있도록 하기 위해서 2-방정 식 난류모델을 적용하였고 또 지배방정식들 속에 나타나는 1유체와 2유체의 2차 상관 관계들을 모형화 할 때 Taweel and Landau의 스펙트럼 이론을 확장발전시켜 적용하였 다.

박리전단층이 축대칭 하향단흐름에 미치는 영향 (Effect Of The Separating Shear Layer on the Flow Over an Axisymmetric Backward-Facing Step)

  • 부정숙;김경천;양종필
    • 대한기계학회논문집
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    • 제19권4호
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    • pp.1102-1115
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    • 1995
  • An experimental study on the flow over the axisymmetric backward-facing step was carried out. The purpose of the present study is to investigate the effect of the boundary layer thickness at the separation point on the reattachment length and to understand the structure of the recirculating flows. Local mean and fluctuating velocity components were measured in the separating and reattaching axisymmetric turbulent boundary layer over the wall of convex cylinder placed in a water tunnel by using 2-color 4-beam fiber optics laser Doppler velocimetry. The study demonstrated that the reattachment length increases with increasing boundary layer thickness. It was also observed that the reverse flow velocity and turbulent kinetic energy decrease with an increase in the momentum thickness at the separation point. The measured velocity field suggests that the boundary layer thickness at the separation can affect definitely on the formation of corner eddy.

Mean Flow and Variability at the Upper Portion of the East Sea Proper Water in the southwestern East Sea with APEX Floats

  • Lee, Ho-Man;Kim, Tae-Hee;Kim, Ju-Ho;Youn, Yong-Hoon
    • 한국환경과학회:학술대회논문집
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    • 한국환경과학회 2003년도 International Symposium on Clean Environment
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    • pp.145-150
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    • 2003
  • 16 APEX floats, autonomous profiling floats deployed as part of the Array for Real-time Geostrophic Oceanography (ARGO) program, are used to understand the currents at 800 m underwater in the southwestern East Sea. The flow penetrates into the Ulleung basin (UB) through two paths: an extension of the southward flowing the North Korean Cold Water along the east coast of Korea and between Ulleung Island and Dok island. Flows at 800 m are observed range 0.2 to 4.29 cm/sec and the variability in the north in the DB is stronger than that in the south. The eddy kinetic energy is found a few $cm^{2}$ $S^{-2}$. In the UB, cyclonic flows from 0.3 - 1.6 cm/see are observed with the bottom topography.

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인공위성 고도계 자료(1993-2017년)를 이용하여 탐지‧추적‧분류한 동해 중규모 소용돌이의 통계적 특성 (Statistical Characteristics of East Sea Mesoscale Eddies Detected, Tracked, and Grouped Using Satellite Altimeter Data from 1993 to 2017)

  • 이경재;남성현;김영규
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제24권2호
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    • pp.267-281
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    • 2019
  • 활발한 중규모 변동성으로 인해 해양 환경과 순환의 극심한 변화를 초래하는 동해 전역에서 장기간(1993-2017년) 수집된 인공위성 고도계 자료와 2015-2017년 기간의 4차례 승선 조사로 수집된 현장 관측 자료를 분석하여 중규모 소용돌이의 통계적 특성을 규명하였다. 동해 전역에서 해당 기간 동안 총 1,008개의 중규모 소용돌이를 탐지 추적 정의하고, 이를 27개의 그룹으로 분류하여, 전체 평균 및 각 그룹별 평균 지속기간(L, 일), 진폭(H, m), 반경(R, km), 단위 면적당 강도(EI, $cm^2/s^2/km^2$), 타원율(e), 운동에너지(EKE, TJ), 가용위치에너지(APE, TJ) 및 전파 방향을 산출하였다. 인공위성 고도계 자료로부터 산출된 소용돌이의 중심, 경계, H 각각을 현장 관측 자료로부터 산출된 해당 수치와 비교하여 각각에 대한 불확실성을 중심 오차 2-10 km, 경계 오차 10-20 km, 진폭 오차 0.6-5.9 cm로 추정하였다. 정의된 모든 소용돌이들의 전기간 평균 L, H, R, EI, e, EKE, APE는 각각 $95{\pm}104$일, $3.5{\pm}1.5cm$, $39{\pm}6km$, $0.023{\pm}0.017cm^2/s^2/km^2$, $0.72{\pm}0.07$, $23{\pm}21TJ$, $588{\pm}250TJ$로서 대양에 비해 전반적으로 L이 짧고, H, R은 작으며, EI는 강하고, EKE는 낮게, APE는 높게 나타났다. 또, 대양에서와 같은 뚜렷한 서향 전파 특성을 보이지 않고, 대체로 해류를 따라 이동하는 특성을 보였다. 아극전선(subpolar front)을 기준으로 남부 소용돌이 그룹의 L, H, R, EI, EKE, APE가 북부 그룹에 비해 더 길고, 크고, 강하며, 높고, 평균 해류 방향으로 더 멀리 이동하는 특성을 보였다. 뿐만 아니라 특정 방향으로의 이동이 뚜렷하지 않은 4개 그룹들(Wonsan Warm Eddy, Wonsan Cold Eddy, Western Japan Basin Warm Eddy, Northern Subpolar Frontal Cold Eddy groups)과 상대적으로 크고, 강하며, 높은 H, EI, EKE, APE에도 불구하고 오래 지속되지 않는(짧은 L) 특성을 보이는 3개 그룹들(Yamato Coastal Warm Eddy, Central Yamato Warm Eddy, Eastern Japan Basin Coastal Warm Eddy groups)도 제시하였다. 인공위성 고도계만으로는 잘 탐지되기 어려운 작은 규모의 소용돌이가 존재하는 동해 북부 해역에서는 소용돌이 그룹이 정의되지 않았으며, 본 연구에서 제시된 동해 평균 소용돌이 특성치의 과대추정 가능성이 토의되었다. 본 연구를 통해 1) 기존에 비교적 잘 알려진 울릉 난수성 소용돌이(Ulleung Warm Eddy)와 독냉수성 소용돌이(Dok Cold Eddy) 그룹 외에도 Hokkaido Warm Eddy, Yamato Rise Warm Eddy와 같은 그룹들을 새로 정의하였고, 2) 대양의 중규모 소용돌이에 비해 전반적으로 그 L이 짧고, H, R은 작고, EKE는 낮으나, EI는 강하고, APE는 높으며, 서향 전파가 뚜렷하지 않은 동해의 중규모 소용돌이 특성을 규명했으며, 3) 동해 내에 그룹별로 상이한 중규모 소용돌이 그룹의 특성을 제시하였다.

Volume Transport on the Texas-Louisiana Continental Shelf

  • Cho Kwang-Woo
    • Fisheries and Aquatic Sciences
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    • 제1권1호
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    • pp.48-62
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    • 1998
  • Seasonal volume transport on the Texas-Louisiana continental shelf is investigated in terms of objectively fitted transport streamfunction fields based on the current meter data of the Texas­Louisiana Shelf Circulation and Transport Processes Study. Adopted here for the objective mapping is a method employing a two-dimensional truncated Fourier representation of the streamfunction over a domain, with the amplitudes determined by least square fit of the observation. The fitting was done with depth-averaged flow rather than depth-integrated flow to reduce the root-mean-square error. The fitting process filters out $11\%$ of the kinetic energy in the monthly mean transport fields. The shelf-wide pattern of streamfunction fields is similar to that of near-surface velocity fields over the region. The nearshore transport, about 0.1 to 0.3 Sv $(1 Sv= 10^6\;m^3/sec)$, is well correlated with the seasonal signal of along-shelf wind stress. The spring transport is weak compared to other seasons in the inner shelf region. The transport along the shelf break is large and variable. In the southwestern shelf break, transport amounts up to 4.7 Sv, which is associated with the activities of the encroaching of energetic anticyclonic eddies originated in Loop Current of the eastern Gulf of Mexico. The first empirical orthogonal function (EOF) of streamfunction variability contains $67.3\%$ of the variance and shows a simple, shelf-wide, along-shelf pattern of transport. The amplitude evolution of the first EOF is highly correlated (correlation coefficient: 0.88) with the evolution of the along-shelf wind stress. This provides strong evidence that the large portion of seasonal variation of the shelf transport is wind-forced. The second EOF contains $23.7\%$ of the variance and shows eddy activities at the southwestern shelf break. The correlation coefficient between the amplitudes of the second EOF and wind stress is 0.42. We assume that this mode is coupled a periodic inner shelf process with a non-periodic eddy process on the shelf break. The third EOF (accounting for $7.2\% of the variance) shows several cell structures near the shelf break associated with the variability of the Loop Current Eddies. The amplitude time series of the third EOF show little correlation with the along-shelf wind.

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PIV시스템을 이용한 규칙파중 2차원 사각형 부유식 구조물 주위의 유동특성 연구 (Experimental Study on Flow Characteristics of Regular Wave Interacting with Rectangular Floating Structure Using PIV Technique)

  • 정광효;전호환
    • 한국해양공학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.41-53
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    • 2006
  • This experimental study investigated the flow characteristics for regular waves passing a rectangular floating structure in a two-dimensional wave tank. The particle image velocimetry (PIV) was employed to obtain the velocity field in the vicinity of the structure. The phase average was used to extract the mean flow and turbulence property from repeated instantaneous PIV velocity profiles. The mean velocity field represented the vortex generation and evolution on both sides of the structure. The turbulence properties, including the turbulence length scale and the turbulent kinetic energy budget were investigated to characterize the flow interaction between the regular wave and the structure. The results shaw the vortex generated near the structure corners, which are known as the eddy-making damping or viscous damping. However, the vortex induced by the wave is longer than the roll natural period of the structure, which presents the phenomena opposing the roll damping effect; that is, the vortex may increase the roll motion under the wave condition longer than the roll natural period.

충돌제트를 갖는 회전원판 위 3차원 경계층의 난류특성 (II) - 난류 통계량 - (Turbulence Characteristics of a Three-Dimensional Boundary Layer on a Rotating Disk with an Impinging Jet (II) - Turbulence Statistics -)

  • 강형석;유정열;최해천
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제22권9호
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    • pp.1290-1306
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    • 1998
  • An experimental study has been performed on a three-dimensional boundary layer over a rotating disk with an impinging jet at the center of the disk. The objective of the present study is to investigate the turbulence statistics of the three-dimensional turbulent boundary layer, which may be regarded as one of the simplest models for the flow in turbomachinery. Six components of the Reynolds stresses and ten triple products are measured by aligning the miniature X-wire probe to the mean velocity direction. The ratio of the wall-parallel shear stress magnitude to twice the turbulent kinetic energy in the near-wall region is strongly decreased by the impinging jet. In the case of the free rotating disk flow the shear stress vector lags behind the mean velocity gradient vector in the whole boundary layer, while the lag is weakened as the impinging jet speed increases.

수중 장애물의 하부틈새 크기가 하류 유동장에 미치는 영향 (The Effect of Bottom Gap Size of Submerged Obstacle on Downstream Flow Field)

  • 조대환
    • 해양환경안전학회지
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    • 제14권4호
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    • pp.333-338
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    • 2008
  • 해안 지역은 해수의 운동에너지의 대부분은 해안에서 소산되며 이 과정에서 해안의 토사 등이 유실된다. 수면에 돌출된 방파제에 비해 수중구조물은 해수의 유통을 가능하게 하고 해안선을 따라 해수순환을 가능케 한다. 이 연구에서는 해안 침식을 방지 기능을 갖는 수중구조물을 하부틈새를 갖는 수중장애물로 형상화 하고 후방의 흐름특성을 규명하였다. 실험은 Re =$1.2{\times}10^4$ 조건에서 2프레임 입자영상유속계를 이용하여 속도장을 계측하여 고찰하였다. 측정된 시간평균 속도분포를 분석한 결과 유선의 곡률 효과가 현저히 나타났으며 전단층 주위 유체의 유입 등의 영향으로 박리 전단층 내에서 커다란 와구조가 연속적으로 발생하였다. 또한 하부틈새의 크기가 증가할수록 재순환 영역의 중심이 후류로 이동하고 재순환영역의 강도도 약해지는 결과를 보였다.

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식생형태에 따른 난류흐름특성 분석 (Analysis of Turbulent Flow Characteristics by Vegetation Morphology)

  • 이선미;조인환;김민정;박인환
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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    • pp.313-313
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    • 2023
  • 이 연구에서는 침수식생 조건에서 식생 형태 별 frontal area, solid volume fraction이 유속 분포에 미치는 영향을 분석하고, 흐름측정결과로부터 식생 형태에 따른 난류흐름특성을 분석하기 위하여 수행 되었다. 식생흐름 구현을 위하여 5 cm의 간격으로 총 257개의 모형식생을 전체 영역에 배치했다. 유속측정위치는 수위측정결과에 따라 흐름이 안정화되는 구간에서 연직방향으로 17개 지점에서 측정한 후 앙상블 평균하여 분석했다. Branch의 유무에 따라 Type I과 II로 구분하여 각 식생에 대해 유속의 연직분포를 측정한 결과, Branch가 없는 Type I에서는 유속이 지속적으로 감소하는 반면, Type 2에서는 Frontal area가 급격히 증가하는 Branch 구간에서 유속이 급격히 감소한 후 Trunk 구간에서 유속이 다시 증가하는 변화를 보였다. Velocity Spectrum 분석 결과, 모든 지점에 대해 평균한 결과 고주파수 영역에서 -5/3 law를 따르는 것으로 나타나 전체 영역에서 isotropic & homogeneous 난류흐름이 발생함을 확인했다. 난류흐름특성 계산결과, Turbulent kinetic energy(k)를 mean kinetic energy(K)로 무차원화하여 연직분포를 비교했을 때 -k/K는 모두 식생에 근접하며 증가했다. Shear production(Ps)의 계산결과로부터 전단흐름에 의한 난류운동에너지 생성영향분석결과, Type I과 II가 식생경계의 mixing interface 부근에서 급격히 증가하는 분포를 보였으며, 이는 시간평균유속분포에서 분석한 결과와 일치한다. Wake production(Pw)의 연직분포계산결과, Ps와 유사하게 식생경계 부근에서 상승하는 결과가 나타났으며, 이는 식생경계에서 발생하는 Large scale eddy로 인해 발생함을 알 수 있다. 마지막으로 x-방향 난류확산계수로부터 scale factor(αx)의 연직분포를 계산한 결과, 식생경계부근의 mixing interface에서 증가한 후 식생영역 내에서 감소하는 분포를 나타냈다. z-방향 난류확산 계수의 scale factor(αz)는 αx에 비해 작게 계산되었다. 이러한 결과는 오염물질의 연직확산이 식생경계에서 증가한 후 식생 내부에서 감소하여 오염물질, 부유사 등의 축적이 이뤄질 것으로 예상된다. 이는 가지로 인해 식생저항이 증가할 경우 용존성 물질의 혼합이 감소하여 식생의 저장대 효과가 증가함을 의미한다.

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