• 제목/요약/키워드: Turbulence model

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LES와 Dynamic Smagorinsky 난류모형을 이용한 쇄파역에서의 경계층 Streaming 수치해석 (Numerical Analysis of the Hydraulic Characteristics of a Boundary Layer Streaming over Surf-Zone Using LES and Dynamic Smagorinsky Turbulence Model)

  • 조용준
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제32권1호
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    • pp.69-84
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    • 2020
  • 자연 해빈은 해양환경에 따라 침·퇴적을 반복하며 고 파랑에 의해 해빈이 대규모로 침식되더라도 폭풍이 잦아들고 다시 너울이 우세한 해양환경이 회복되는 경우 점진적으로 복원되며, 이러한 해빈 복원은 경계층 streaming을 통해 이루어진다. 이처럼 경계층 streaming은 그 공학적 가치에도 불구하고 해안에서 가용한 표사의 대부분이 공급되는 쇄파 역에서의 경계층 streaming에 대한 우리의 이해는 아직 상당히 부족하다. 이러한 인식에 기초하여 본 연구에서는 쇄파역 경계층 streaming 수리특성을 살펴보기 위해 단조 해안과 사주를 포함한 해안에서의 천수 과정을 수치모의하였다. 수치 모의는 Spatially filtered Navier-Stokes Eq., LES(Large Eddy Simulation), Dynamic Smagorinsky 난류모형으로 구성된 정교한 수치모형에 기초하여 수행되었으며, 이 과정에서 k-ε 난류모형과 LES Turbulence Closure가 모의결과에 미치는 영향도 함께 살펴보았다. 모의결과 해안공학계에 잘 알려진 k-ε 난류모형의 한계로 인해 wall function에 기반한 k-ε 난류모형의 경우 LES와 비교하면 저면 인근 유속이 다소 과다하게 모의 되었다. 또한, 바닥과 가까운 해역에서의 유속이 바닥의 영향으로부터 비교적 자유로운 상층부에서의 유속보다 우월한 Longuet-Higgins(1957)가 이야기하는 전형적인 경계층 streaming이 천수 초입부에서부터 쇄파 역 깊숙이까지 존재하는 것을 확인하였다. 또한, 주기가 상대적으로 긴 경우 경계층 streaming의 세기와 생성범위는 해안 방향으로 확대되며 이러한 경향은 경계층 streaming이 바닥 인근에서 진행되는 마찰로 인한 파랑에너지손실로 결과되며 주기가 긴 경우 천수 과정이 일찍 시작된다는 사실을 상기하면 충분히 수용 가능해 보이며, Longuet-Higgins(1957)의 해석 해에서도 같은 경향을 확인할 수 있다.

오일러리언 접근법을 이용한 기류제트에 의한 가스-입자 2상 난류 유동특성 모델링 연구 (A Study on Numerical Modeling of Turbulent Gas-Particle Flows in a rectangular chamber Using Eulerian-Eulerian Method)

  • 김태국;민동호;윤경범;장희철
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2006년도 제33회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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    • pp.202-208
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    • 2006
  • The purpose of this research is to model numerically the turbulent gas-particle flows in a rectangular chamber using Eulerian-Eulerian Method. A computer code using the ${\kappa}-{\varepsilon}-Ap$ two-phase turbulence model is developed for the numerical study. This code and the Eulerian multiphase model in FLUENT were used for the numerical simulations of the two-phase flow in a rectangular chamber. The numerical results calculated by the two different turbulent gas-particle codes have shown that the ${\kappa}-{\varepsilon}-Ap$ model results in a stronger diffusion of the flow momentum in the gas-particle turbulence interaction than the Eulerian multiphase model in FLUENT.

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표면에 부착된 장애물 주위의 난류전단유동에 관한 수치해석 (Numerical Simulation on Turbulent Shear Flows over Surface-Mounted Obstacles)

  • 명현국
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제20권8호
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    • pp.2593-2600
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    • 1996
  • A modified k-$\varepsilon$ turbulence model having a generality is proposed in the present study, in which the constant $C_{\varepsilon2}$in the $\varepsilon$-equation is simply changed as a functional form of a new parameter both satisfying the tensor invariant condition and representing the extra straining effect on complex shear flows. With this model turbulent shear flows over two-dimensional obstacles placed in a channel are numerically studied for different blockage ratios and aspect ratios. Comparing with the available experimental data, the predicted results with the present model provide definite improvements over the standard model's results and work fairly well with the experimental data on the size of the recirculation zone, as well as mean velocity, wall static pressure, turbulent kinetic energy and Reynolds stresses.

고층건물에 작용하는 풍하중에 관한 수치 해석적 연구 (Numerical study of wind load on the high-rise building)

  • 송지수;박승오;김동우;하영철
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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    • pp.205-208
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    • 2008
  • The wind load on building surface is numerically investigated. The geometry of target building is a square cross section and aspect ratio (height (H) to width (d)) is 6. On building surface, the pressure was measured, compared to obtained value from numerical simulation. The numerical simulations were done using URANS with three different turbulence models such as v2-f model, k-${\omega}$model, and k-${\varepsilon}$ model, respectively. The v2-f model showed the best agreement with experimental data in simulating mean pressure coefficients on front, rear and side surface. But unsteady characteristics of pressure history measured on surface is shown a discrepancy between experiment and numerical simulation.

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가로흐름 수역으로 방출되는 3차원 온배수 난류모형 (A Three-Dimensional Turbulence Model far the Thermal Discharge into Cross-Flow Field)

  • 이남주;최흥식;허재영
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제7권2호
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    • pp.148-155
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    • 1995
  • 가로흐름이 존재하는 무한수역으로 방출되는 표면 온배수에 의한 온도장 예측을 위하여 k-$\varepsilon$ 난류모델을 이용한 근해역 3차원 온배수 수치모델을 개발하였다. 개발된 모델에 의한 수치실험 결과는 다소 제한적이긴 하나, 실험결과 자료와 비교적 잘 일치하였다. 3차원 온배수 난류모델의 적용을 통해 가로흐름과 상호작용은 물론 수심적분 2차원 수치모델에서 해석이 곤란한 온배수 확장에 따른 성층화 현상, 부력에 기인된 횡방향의 중력확장 및 제트 저면에서의 포획연행 현상을 잘 나타내었다.

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E-$\varepsilon$모델을 이용한 삼각 봉우리 주변의 유동과 확산 수치해석(I) (Application of the E-$\varepsilon$turbulence numerical model to a flow and dispersion around triangular ridge( I ))

  • 정상진
    • 한국대기환경학회지
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    • 제10권2호
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    • pp.116-123
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    • 1994
  • The E- $\varepsilon$ turbulence numerical model was applied to a flow around triangular ridge in neutral boundary layer. Scale of cavity region, mean velocity, Reynolds stress and eddy diffusivity were investigated. The height of cavity region was in satifactory agreement with the wind tunnel data while the length of cavity region was underestimated. The man wind velocities outside the cavity region were well Predicted by the model, however in cavity region the mean wind velocities of wind tunnel data were larger than the model results Reynolds stress of cavity region was overestimated by the model. The eddy diffusivity of wake region was strongly modified under the influence of triangular ridge. The local minimum of the eddy diffusivity was occured in the lee of the ridge top.

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후향계단을 지나는 박리류에 대한 레이놀즈응력 모델의 성능 평가 (Assessment of Reynolds Stress Turbulence Closures for Separated Flow over Backward-Facing Step)

  • 김광용;오명택
    • 대한기계학회논문집
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    • 제19권11호
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    • pp.3014-3021
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    • 1995
  • This study is carried out in order to evaluate the performances of the Reynolds stress turbulence models such as SSG and GL models in the calculation of separated flow over backward-facing stepp.In addition, two slow return-to-isotropy models, YA and Rotta models combined with rapid part of SSG model are also tested. The finite volume method is used to discretize the governing differential equations, and the power-law scheme is used to approximate the convection terms. The SIMPLE algorithm is used for pressure correction in the governing equations. The results show that SSG model gives the better prediction near the reattachment point than GL model. In cases that the rapid term of SSG model is combined with Rotta and YA slow models, the results show the better predictions of stress components in recirculation zone, but indicate inaccuracy in the predictions of mean velocity.

원형 실린더 주위의 유동해석을 통한 URANS 난류 모델 성능 비교 (Evaluation of URANS Turbulence Models through the Prediction of the Flow around a Circular Cylinder)

  • 김민재;신지환;권래언;이건철
    • 한국군사과학기술학회지
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    • 제17권6호
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    • pp.861-867
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    • 2014
  • In the present study, the flow around a circular cylinder at $Re=3.6{\time}10^6$ is numerically simulated using URANS approach. The objective of this study is to evaluate the turbulence models(Realizable k-${\varepsilon}$, RNG k-${\varepsilon}$) through the prediction of the unsteady flow characteristics around the cylinder. The time-averaged drag coefficients and vortex shedding phenomenon in the wake region are compared to available experimental data and other numerical results. The simulation with Realizable k-${\varepsilon}$ model is found to be more dissipative due to large eddy viscosity predicted in the wake region while the simulation with RNG k-${\varepsilon}$ model predicts a complex vortex shedding phenomenon with more coherent structures realistically.

원자력발전소 안전성 평가 향상을 위한 물 자연대류 검증 실험 (Experiment on water turbulent natural convection for safety improvement of nuclear power plant)

  • 김동혁;류나영;김만배;박창용;김정우
    • 한국가시화정보학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.46-50
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    • 2016
  • The objective of the present study is to perform experiments for water filled cavity heated and cooled from the side at $Ra=8.5{\times}108$. This experiment can provide validation database of the standard k-${\varepsilon}$ turbulence model for single-phase turbulent natural convection which has been regarded as one of the important phenomena in nuclear safety. For the natural convection inside a cavity, temperature and velocity were obtained by thermometry and PIV (Particle Image Velocimetry) methods. These results would be used for validation of standard k-${\varepsilon}$ turbulence model.

KRISO 3600TEU 콘테이너 모형선 주위 유동의 난류구조에 관한 실험적 연구 (Experimental Study on Turbulent Structure of Flow around KRISO 3600TEU Container Double-deck Model)

  • 김학록;이상준
    • 대한조선학회논문집
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    • 제36권3호
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    • pp.8-14
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    • 1999
  • KRISO 3600TEU 콘테이너 이중모형선 주위 유동의 평균속도와 난류성분들을 풍동실험을 통해 실험적으로 연구하였다. 선미와 후류의 여러 단면에서의 속도분포를 x형의 열선 프로우브로 측정하여 평균속도와 레이놀즈 응력, 그리고 난류 운동에너지 등을 구하였다. 선미영역과 후류영역에서의 유동은 매우 복잡한 3차원 유동특성을 보여주고 있다. 측정 결과로부터 주유동 방향의 와 구조의 형성과 이러한 와 유동이 후류의 유동에 미치는 영향을 알 수 있었으며, 하류로 나아감에 따라 전단층 영역이 점차 확장되어짐을 확인하였다. 이와 같은 선체주위 유동의 난류 성분들의 측정은 향후 수치계산 및 정확한 난류모델의 개발에 비교자료로 사용되어질 것이다.

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