Unit Stream Power(USP)의 이론(理論)에 의하여 총유사량해석(總流砂量解析)이 수행(遂行)되어졌다. 부유사(浮遊砂)에 관한 USP함수(凾數)로부터 Einstein의 기준점농도(基準點濃度)와 Stokes의 침강속도(沈降速度)를 적용(適用)하여 $S_R$에 관한 무차원(無次元) USP 방정식(方程式)을 유도(誘導)하였다. 또한 유량(流量)과 Reynolds수간(數間)의 관계식(關係式)을 유도(誘導)하고 USP와의 관계(關係)를 밝혔으며, 양자(兩者)는 서로 밀접(密接)한 관계(關係)가 있음을 보여주었다. $S_R$식(式)의 계수(係數)들을 한강하류부실험자료(漢江下流部實驗資料)와 Mantz의 실험자료(實驗資料)로부터 구(求)하여 우리 나라의 수개(數個) 하천(河川) 관측지점(觀測地點)에 적용(適用)하였다. 이로써 USP는 부유사(浮遊砂)와 $S_R$에 대하여 좋은 상관성(相關性)을 보여주었으며, 이 USP는 난류강도(亂流强度)가 증가(增加)함에 따라 같은 경향(傾向)을 보여 주었다. 본(本) 연구결과(硏究結果)는 총유사량추정(總流砂量推定)에 기여(寄與)될 수 있을 것으로 판단(判斷)된다.
수치해석 방법에 의해 큐백시의 스토커 소각로 유동장을 분석하였다. 수치모사의 변수는 큐백시의 스토커 소각로를 중심으로 한 5가지 내부 형상, 1차공기 속도, 2차공기 속도 및 주입각, 출구면적을 고려하였다. 검사체적에 기초한 Patankar의 유한차분 방법을 사용한 본 논문에서는 power-law scheme과 SIMPLEC 알고리즘을 사용했으며 난류 유동은 표준 k-e 모델을 이용했다. 소각로 유동장 분석을 위해서 재순환 영역의 크기, 난류 점성계수 및 이차공기의 질량분율 분포, 압력강하를 계산했다. 계산 결과는 물리적 의미에 잘 맞게 나타났으며, 큐백시의 스토커 소각로가 다른 내부 형상의 소각로에 비해 상부에 강한 난류를 가진 재순환 영역을 형성하였다.
지상 광무선 통신에서 대기의 교란 및 대기 입자에 의한 광의 감쇄가 있을 때, 대기교란의 강도 및 가시도가 수신 광 강도에 미치는 영향을 해석하였다. 광신호는 On-Off Keying(OOK), Pulse Position Modulation(PPM) 및 Digital Pulse Interval Modulation(DPIM)의 방식으로 변조하였다. 교란대기 하에서 각 변조방식에 대해 광 전송 거리에 따른 광수신 전력을 계산하고 이를 이용하여 전송거리에 따른 패킷 오류율(packet error rate: PER)을 계산하였다. 광신호를 전송하기 위한 광원의 파장은 850nm, 1310nm 및 1550nm을 선택하였다. 대기는 약 교란 상태로 가정하여 대기 굴절률 구조상수 $Cn2{\approx}10-14m-2/3$, 대기의 가시도 V=2km로 하였다. 약교란 대기 상태에서 세가지 변조방식 중 DPIM 방식이 우수하며, 광 신호의 전송을 위한 파장으로는 1550nm가 PER 성능이 우수함을 알 수 있었다.
Multimode boundary-layer transition on a NACA0012 airfoil is experimentally investigated under periodically passing wakes and the moderate level of free-stream turbulence. The periodic wakes are generated by rotating circular cylinders clockwise or counterclockwise around the airfoil. The free-stream turbulence is produced by a grid upstream of the rotating cylinder, and its intensity(Tu) at the leading edge of the airfoil is $0.5\;or\;3.5\;{\%}$. The Reynolds number ($Re_c$) based on chord length (C) of the alrfoil is $2.0{\times}10^5$, and Strouhal number ($St_c$) of the passing wake is about 0.7. Time- and phase-averaged streamwise mean velocities and turbulence fluctuations are measured with a single hot-wire probe, and especially, the corresponding wall skin friction is evaluated using a computational Preston tube method. The wake-passing orientation changes pressure distribution on the airfoil in a different manner irrespective of the free-stream turbulence. Regardless of free-stream turbulence level, turbulent patches for the receding wakes propagate more rapidly than those for the approaching wake because adverse pressure gradient becomes larger. The patch under the high free-stream turbulence ($Tu=3.5{\%}$) grows more greatly in laminar-like regions compared with that under the low background turbulence ($Tu=0.5{\%}$) in laminar regions. The former, however, does not greatly change the original turbulence level in the very near-wall region while the latter does it. At further downstream, the former interacts vigorously with high environmental turbulence inside the pre-existing transitional boundary layer and gradually lose his identification, whereas the latter keep growing in the laminar boundary layer. The calmed region is more clearly observed under the lower free-stream turbulence level and for the receding wakes. The calmed region delays the breakdown further downstream and stabilizes more the boundary layer.
An experimental study is conducted to investigate the flow and heat transfer characteristics of a multi-tube inserted impinging jet. Four different multi-tube devices are tested for various nozzle-to-plate distance. Flow visualization by smoke-wire method and velocity measurements using a hot-wire anemometer are applied to analyze the flow characteristics of the multi-tube insert impinging jet. The local heat transfer coefficients of the multi-tube inserted impinging jet on the impingement surface are measured and the results are compared to those of the conventional jet. In multi-tube inserted system the multi-tube length plays an important role in the flow and heat transfer characteristics of the jet flow. With multi-tube insert of I3d4 and I6d4 which has relatively longer tube length than the multi-tube-exit of I3d1 and I6d1, the flow maintains its increased velocity far downstream due to interaction between adjacent flows. For the small H/D of 4, the local heat transfer coefficients of multi-tube inserted impinging jet are much higher than those of the conventional jet because the flow has higher velocity and turbulent intensity by the use of the multi-tube device. At large gap distance of H/D=12, also higher heat transfer rates are obtained by installing multi-tube insert except multi-tube insert of I3d1.
The natural convection and combined heat transfer induced by fire in a rectangular enclosure is numerically studied. The model for this numerical analysis is partially opened right wall. The solution procedure includes the standard k-$\varepsilon$ model for turbulent flow and the discrete ordinates method (DOM) is used for the calculation of radiative heat transfer equation. In numerical study, SIMPLE algorithm is applied for fluid flow analysis, and the investigations of combustion gas induced by fire is performed by FAST model of HAZARD I program. In this study, numerical simulation on the combined naturnal convection and radiation is carried out in a partial enclosure filled with absorbed-emitted gray media, but is not considered scattering problem. The streamlines, isothermal lines, average radiation intensity and kinetic energy are compared the results of pure convection with those of the combined convection-radiation, the combined heat transfer. Comparing the results of pure convection with those of the combined convection-radiation, the combined heat transfer analysis shows the stronger circulation than those of the pure convection. Three different locations of heat source are considered to observe the effect of heat source location on the heat transfer phenomena. As the results, the circulation and the heat transfer in the left region from heating block are much more influenced than those in the right region. It is also founded that the radiation effect cannot be neglected in analyzing the building in fire. And as the results of combustion gas analysis from FAST model, it is found that O2 concentration is decreased according to time. While CO and CO2 concentration are rapidly increased in the beginning(about 100sec), but slowly decreased from that time on.
The statistical analysis for the springtime windstorm in Korea shows that Yeongdong region has the highest occurrence frequency during recent 10 years. The objective of this study is to find possible mechanisms for the downslope windstorm formation in the Yeongdong region by using a mesoscale numerical model, WRF. Dynamical process, wave breaking (hereafter WB), is qualitatively investigated as the candidate mechanism for a windstorm event occurred in 5 April, 2005. WB is developed in upper troposphere downstream, since stable air is lifted by the Taebaek mountain. This process can cause and maintain the severe downslope windstorm by drawing the upper flow down to the surface. And the intensified downslope wind leads the hydraulic jump (hereafter HJ) in downstream region. Froude numbers at Chuncheon (upslope side), Seorak Mountain (crest), Yangyang (lee side), and the East Sea (distant downstream position) are estimated by about 0.4, 1.0, 1.6, and 0.6, respectively. This result implies that the accelerated and supercritical (Fr>1) flow adjusts to the ambient subcritical (Fr<1) conditions in the turbulent HJ. In addition, we find the formation of upstream inversion near top level of the mountain cause the intensification of HJ. Experiments to examine the orographic effect on the mechanisms suggest that the magnitudes of WB and HJ are larger in the experiment of higher topography, but there is no significant difference of windstorm magnitude among the experiments. Another important result from these sensitivity experiments is that the intensity of downslope windstorm strongly depends on the magnitude of upper (2~4 km) wind in upstream side.
This study aims at modeling boundary layers (BLs) encountered in sparse and built environments (i.e. open, suburban and urban) at the subsonic Wind Tunnel (WT) at Ryerson University (RU). This WT has an insignificant turbulence intensity and requires a flow-conditioning system consisting of turbulence generating elements (i.e., spires, roughness blocks, barriers) to achieve proper turbulent characteristics. This system was developed and validated in the current study in three phases. In phase I, several Computational Fluid Dynamic (CFD) simulations of the tunnel with generating elements were conducted to understand the effect of each element on the flow. This led to a preliminary design of the system, in which horizontal barriers (slats) are added to the spires to introduce turbulence at higher levels of the tunnel. This design was revisited in phase II, to specify slat dimensions leading to target BLs encountered by tall buildings. It was found that rougher BLs require deeper slats and, therefore, two-layer slats (one fixed and one movable) were implemented to provide the required range of slat depth to model most BLs. This system only involves slat movement to change the BL, which is very useful for automatic wind tunnel testing of tall buildings. The system was validated in phase III by conducting experimental wind tunnel testingof the system and comparing the resulting flow field with the target BL fields considering two length scales typically used for wind tunnel testing. A very good match was obtained for all wind field characteristics which confirms accuracy of the system.
하이브리드 로켓의 연소 실험 과정에서 저 주파수 대역이 증폭하는 연소 불안정이 관찰되었다. 반면, 터빈 연소기에서는 혼합 특성 향상을 통하여 연소의 안정성을 얻기 위해 스월 유동을 사용한다. 본 연구에서는 하이브리드 로켓의 연소 불안정을 감소시키기 위하여 스월 인젝터를 사용하여 실험하였다. 그 결과, 하이브리드 로켓에서 스월 인젝터를 통하여 산화제를 주입한 경우 연소 불안정이 감소하였다. 산화제의 스월 유동의 변화는 연소실 내부의 난류유동 특성을 변화시키며 그 결과, 연소 불안정에 영향을 미친다. 따라서 스월 각도 변화를 통하여 스월 넘버 변화를 변화시킴으로써 유동 특성 변화에 대해 알아보았다. 유동 특성 변화가 주파수 특성에 미치는 영향, 압력진동과 연소진동의 상관관계에 대해 확인하였다.
본 논문에서는 침수조건의 식생이 식재된 개수로의 흐름 및 난류특성을 수치모의하였다. 이를 위해 여과된 Navier-Stokes 방정식을 수치해석 하였고 난류 모형으로 LES 모형을 이용하였다. 식생을 계산격자로 직접 고려하였고 이를 위해 직교격자 기반에 가상경계기법을 적용하였다. 수치모형을 이용하여 계산한 평균흐름을 Liu et al. (2008)의 수리실험데이터와 비교하였고 평균오차 10%내에서 일치하는 것으로 나타났다. 식생영역과 비식생영역 사이에서 강한 와가 생성되는 것을 확인하였고 이는 횡방향에 걸쳐 발생하는 것으로 나타났다. 경계면에서 전단에 의해 유발된 난류는 후류에 의해 발생한 난류성분과 상호작용하여 최대값을 보였다. 전단에 의한 난류는 식생영역 흐름에 영향을 미쳤고 침투깊이는 식생 침수비가 커질수록 증가하였다. 이러한 난류흐름 특성은 식생영역에서 유사거동 메커니즘을 파악하는데 중요한 자료로 활용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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