• 제목/요약/키워드: Turbulent Mixing

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초음속 제트에서의 유동 특성 및 소음 예측에 관한 연구 (Experimental study on the Supersonic Jet Noise and Its Prediction)

  • 임동화;고영성;최종수
    • 한국항공우주학회지
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    • 제35권1호
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    • pp.27-32
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    • 2007
  • 본 논문에서는 초음속 제트로부터 유발되는 소음의 특성을 실험적으로 분석하고, 기존의 소음예측식을 사용하여 비교해 봄으로서 예측식의 적용가능 범위를 살펴보았다. 실험을 위하여 제작된 초음속제트 발생장치의 출구마하수를 측정하기 위하여 정체실의 온도, 압력과 함께 피토 튜브를 이용하였고, 결과를 쉐도우 그래프 가시화 방법을 사용하여 얻은 결과와 비교하였다. 제트소음의 스펙트럼을 관찰한 결과, 불완전 팽창의 제트 유동에서 발생하는 충격파 관련 소음인 광대역 소음과 스크리치 톤 소음의 경향이 나타는 것을 확인 할 수 있었다. 아음속 조건에서는 큰 난류 구조에 의해 발생되는 난류 혼합 소음에 의하여 흐름방향으로 강한 방향성을 나타내었고, 초음속 조건에서는 충격파 관련 소음이 흐름의 상류 방향으로도 강하게 전파됨을 확인 하였다. 그리고 제트 엔진의 소음 예측 프로그램인 ARP876D 코드를 이용하여 실험에서 측정한 스펙트럼과 비교해 본 결과 아음속 영역에서보다는 초음속 영역에서 더 좋은 결과를 보였다.

해양전선 : 조석전선의 형성 및 그 미세구조의 전개 과정 (An Oceanic Front : The Formation of Tidal Fronts with Its Microscale Structure Evolution)

  • Yi-Gn Noh
    • International Union of Geodesy and Geophysics Korean Journal of Geophysical Research
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    • 제21권1호
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    • pp.17-30
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    • 1993
  • 해양에서의 전선형성에 관해 그 발생기작을 중심으로 검토되었으며, 특히 조석혼합에 의해 발생하는 연안전선의 발생기작이 조석전선 형성에 관계되는 미세구조의 변화를 포함하는 연안의 해수 수직면에 대한 일차원 모형을 통해 이해되었다. 이로부터 조석전선의 형성을 예측하는 새로운 기준을 설정하였다. 모형으로부터 계산된 해수의 밀도 및 난류에네지의 시간에 따른 발달은 수온약층의 형성하기 위한 조건은 $\delta$가 클 때는 (${\delta}>0.5$)$R{\delta}^{-}$ constant로서 주어지지만, $\delta$가 0에 접근함에 따라 $\delta$에 점점 무관하게 됨을 보여준다. 여기서, $R=H^4Q/{K_b}^3,{\;}{\delta}=1-D_o/H$, Q는 해수면에서의 부력속, $K_b$는 해저에서의 와확산 계수, $D_o$ 아래서 수온약층의 깊이는 조석혼합이 증가함에 따라 감소하는 것이 발견되었다. 그 결과는 기존의 연구와 비교 검토되었다.

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CFD 기반 가스터빈 엔진 모사 코드 개발 (Development of Gas Turbine Engine Simulation Program Based on CFD)

  • 진상욱;김귀순;최정열;안이기;양수석;김재환
    • 한국추진공학회지
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    • 제13권2호
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    • pp.42-53
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    • 2009
  • 가스터빈 엔진을 모사하기 위한 프로그램을 2차원 CFD 코드를 기반으로 개발 하였다. 압축기와 터빈은 k-$\omega$ SST 난류 모델의 2차원 NS(Navier Stokes) 코드를 이용하였고, 연소기는 lumped method 화학 평형 코드를 바탕으로 완전 혼합 상태에서 연소효율 100%로 가정된 케로신 공기 반응의 생성물 중 대표적인 10종류를 몰분율을 계산, 당량비에 따른 연소기 온도를 예측하였다. 압축기, 터빈에서 로터의 회전에 의한 비정상 유동 현상은 mixing-plane 기법을 이용한 경계면 처리로 그 효과를 나타내었고, 압축기는 연소기로 온도 압력을 주고, 연소기는 터빈으로 온도와 질유량을 전달하나 압력의 변화가 없는 것으로 가정하였다. 이를 바탕으로 아음속 조건에서의 압축기 입구 조건과 터빈 출구 조건, 회전수, 연소기의 당량비를 주는 것만으로 엔진의 성능이 계산 될 수 있는 통합 코드를 구성하였다.

교반탱크에서 베플 형상의 영향에 관한 수치 해석적 연구 (A Numerical Analysis on Effect of Baffles in a Stirred Vessel)

  • 염상훈;이석순
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제13권1호
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    • pp.1-10
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    • 2019
  • 교반기에서의 유동 특성은 광범위한 산업 분야에서 매우 유용하다. 일반적으로 교반되는 용기에서의 유동 패턴, 전력 소비 및 혼합 시간은 임펠러의 설계뿐만 아니라 용기 형상 및 내부 구조에 달려 있다. 본 연구에서는 베플 형상과 임펠러의 상호 작용에 의해 생성되는 불안정하고 비정상상태의 복잡한 유동 특성 분석을 ANSYS FLUENT LES 난류 모델을 사용하여 수행하였다. Axial Flow 와 Radial Flow 두 가지 타입의 회전 임펠러와 3가지 베플의 형상 사이의 상호 작용과 영향을 전산유체역학(CFD)으로 예측 비교함으로써 교반 시 임펠러와 베플 주변에서의 유동 특성과 혼합 유동장에서 상대적으로 효율적인 경향을 보이는 설계 모델을 검증할 수 있었다.

Prediction of Forced Convective Boiling Heat Transfer Coefficient of Pure Refrigerants and Binary Refrigerant Mixtures Inside a Horizontal Tube

  • Kim, Min-Soo;Hong, Eul-Cheong;Shin, Jee-Young;Kyungdoug Min;Ro, Sung-Tack
    • Journal of Mechanical Science and Technology
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    • 제17권6호
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    • pp.935-944
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    • 2003
  • Forced convective boiling heat transfer coefficients were predicted for an annular flow inside a horizontal tube for pure refrigerants and nonazeotropic binary refrigerant mixtures. The heat transfer coefficients were calculated based on the turbulent temperature profile in liquid film and vapor core considering the composition difference in vapor and liquid phases, and the nonlinearity in mixing rules for the calculation of mixture properties. The heat transfer coefficients of pure refrigerants were estimated within a standard deviation of 14% compared with available experimental data. For nonazeotropic binary refrigerant mixtures, prediction of the heat transfer coefficients was made with a standard deviation of 18%. The heat transfer coefficients of refrigerant mixtures were lower than linearly interpolated values calculated from the heat transfer coefficients of pure refrigerants. This degradation was represented by several factors such as the difference between the liquid and the overall compositions, the conductivity ratio and the viscosity ratio of both components in refrigerant mixtures. The temperature change due to the concentration gradient was a major factor for the heat transfer degradation and the mass flux itself at the interface had a minor effect.

공간차분도식이 점탄성 유체유동의 수치해에 미치는 영향 (Effects of Spatial Discretization Schemes on Numerical Solutions of Viscoelastic Fluid Flows)

  • 민태기;유정열;최해천
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제24권9호
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    • pp.1227-1238
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    • 2000
  • This study examines the effects of the discretization schemes on numerical solutions of viscoelastic fluid flows. For this purpose, a temporally evolving mixing layer, a two-dimensional vortex pair interacting with a wall, and a turbulent channel flow are selected as the test cases. We adopt a fourth-order compact scheme (COM4) for polymeric stress derivatives in the momentum equations. For convective derivatives in the constitutive equations, the first-order upwind difference scheme (UD) and artificial diffusion scheme (AD), which are commonly used in the literature, show most stable and smooth solutions even for highly extensional flows. However, the stress fields are smeared too much and the flow fields are quite different from those obtained by higher-order upwind difference schemes for the same flow parameters. Among higher-order upwind difference schemes, a third-order compact upwind difference scheme (CUD3) shows most stable and accurate solutions. Therefore, a combination of CUD3 for the convective derivatives in the constitutive equations and COM4 for the polymeric stress derivatives in the momentum equations is recommended to be used for numerical simulation of highly extensional flows.

공급 질량비 변화에 따른 2유체 노즐의 액주분열특성에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Break-up Characteristics of Twin-Fluid Nozze According to tile Variations of Feeding Mass-ratio)

  • 강신재;오제하;노병준
    • 한국분무공학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.63-75
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    • 1996
  • The purpose of this study is to investigate the break-up characteristics by taking advantage of a two-phase coaxial nozzle. Air and water are utilized as working fluids and the mass ratio air/water has been controlled to characterize the atomization, diffusion and development of mixing process. By way of a photographic technique, conventional developing structures and diffusion angles have been analyzed systematically with variations of mass ratios. The turbulent flow components of the atomized particles were measured by a two channel LDV system and the data were treated by an on-lined measurement equipment. According to the photographic results the spreading angles decreased because the axial inertia moment was relatively higher than the lateral one with respect to the increase of mass ratio. It is found the jet flow diffuses linearly in a certain limit region while the atomizing characteristics, in terms of the distributions of particle diameters did not show particular differences. It may be expected that these fundamental results can be used as reference data in studying the atomization, breakup and diffusions.

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연안유속분포 형상에 미치는 제인자 (Factors Affecting Longshore Current Profile)

  • 김경호;윤영호;조재희
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.108-115
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    • 1991
  • 쇄파후 발생하는 에너지 손실과 밀접한 관계를 가지며 또한 쇄파대내에 국한되어 분포하고 있는 연안류 분포형상과 그 형상에 영향을 미치는 제인자에 대해서 고찰하였다. 연안류는 연안역의 물질확산에 관계하며 연안표사와 밀접한 관계가 있어 이에 대한 구명은 공학상으로 커다란 의미를 갖는다. 계산결과로부터 수평확산계수, 마찰계수, 파향각, 파형경사 및 해저경사 등의 연안류의 유속 분포형상에 미치는 영향을 검토하고, 계산의 타당성을 검토하기 위해 기왕의 연구결과와 본 연구에서의 계산결과를 비교 검토한다.

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부분적 예혼합 LPG/공기 화염에서 음향자진이 NOx 배출에 미치는 영향 (Effects of Acoustic Excitation on NOx Emission in Partially Premixed LPG/Air Flames)

  • 장준영;박성호;김태권
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제10권3호
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    • pp.77-84
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    • 2002
  • Measurements of NO and NOx emission of laminar partially premixed LPG/air flames with and without acoustic excitation are reported. The NOx emission at the tailpipe of a combustion chamber is determined by chemiluminescent analyser. The NOx measurements are taken in flames with several different center tube equivalance ratio( ø$\sub$o/), and overall equivalace ratio(ø$\sub$o/) for a fixed fuel flowrate. The NOx emission decrease to reach a minimum value at an optimum ø$\sub$c/ 2. Theø$\sub$c/ 2 flame gives a compromise of thermal NO and prompt NO mechanism. In the case of excitation. the visual shape of the flame is changed from laminar flame to turbulent-like flame. With increasing levels of excitation amplitude, an optimum value of the NO and NOx emission exists. A shorter flame caused by the enhanced upstream mixing due to acoustic excitation results in the reduction of NO and NOx emission in the present flames. The reduction of flame length affects the shorter residence time of center tube mixture, and significantly influences the NOx reduction.

Compact Finite Volume Method를 이용한 수심적분형 흐름 및 이송-확산 모형 개발 (Development of 2D Depth-Integrated Hydrodynamic and Transport Model Using a Compact Finite Volume Method)

  • 김대홍
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제45권5호
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    • pp.473-480
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    • 2012
  • 고정확도를 보장할 수 있는 Compact Finite Volume Method를 이용하여 수심적분형 흐름 모형과 수심평균된 이송확산 방정식을 해석하는 수치모형 개발과정을 기술하였다. 이차원의 흐름과 파랑의 상호작용에 대한 실험결과와 제시된 수치모형을 이용한 계산결과는 양호하게 일치하였다. 일차원과 이차원공간에서의 흐름에 의한 스칼라의 이송에 관한 수치모의에서도 수차확산이 거의 발견되지 않았고, 매우 정확히 일치하였다. 개수로에서의 난류혼합에 관한 수치모의 결과에서도 합리적인 스칼라의 혼합양상이 관찰되었다.