• Title/Summary/Keyword: k-$\varepsilon$ 난류 유동

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Prediction of Turbulent Flows with Separation and Swirl Using the RNG K-$\varepsilon$ Turbulence Model (RNG k-$\varepsilon$ 난류모델을 이용한 유동박리 및 선회를 가지는 난류유동의 예측)

  • 김성구;오군섭;김용모;이창식
    • Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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    • v.4 no.5
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    • pp.119-129
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    • 1996
  • This study is concerned with the critical evaluation of predicative capability of a k-$\varepsilon$ turbulence model using the Renormalization Group(RNG) theory. The present numerical model for solution of the Navier-Stokes System is based on the modified PISO algorithms. Computations have been performed with the RNG-based K-$\varepsilon$ model for the two-dimensional flow over a backward-facing step, a confined coaxial jet, and a swirling flow in a swirl combustor. Numerical results are compared with experimental data in terms of mean flow velocities, turbulent kinetic energy, and turbulent stresses. Numerical results clearly indicate that the RNG-based K-$\varepsilon$ turbulence model shows a significant improvement over a standard K-$\varepsilon$ model in predicting the turbulent flows with flow separation and swirl.

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The Numerical Analysis on In-cylinder Flow Fields of an Axisymmetric Engine Using $K-{\varepsilon}-{\tau}$ Turbulence Model ($K-{\varepsilon}-{\tau}$ 난류모델을 이용한 축대칭 엔진 실린더내 유동장의 수치해석)

  • 최재성
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • v.23 no.5
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    • pp.711-718
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    • 1999
  • Current turbulence models including modified $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model do not predict compression effect on turbulence accurately in an internal combustion engine. The $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model was suggested to improve the predictability of compression effect by We et al. In this paper a numeri-cal study was performed to clarify the applicability of the $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulenc model to the calculation of the in-cylinder flow of an axisymmetric engine. THe results using $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model are compared to those from the modified $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model and experimental data. The mean veloc-ity and rms velocity profiles using $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model showed a better agreement with an experimental data than those of modifid $K-{\varepsilon}-e$ turbulence model.

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Flow Analysis in the Fuel Chamber of Engine by Applying Turbulent Models (난류모형을 적용한 엔진 연료실의 유동해석)

  • Kwag Seung-Hyun
    • Journal of Navigation and Port Research
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    • v.30 no.5 s.111
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    • pp.369-374
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    • 2006
  • The flow analysis was made by applying the turbulent models in the complicated fuel chamber of engine. The $k-\varepsilon,\;k-\omega$, Spalart-Allmaras and reynolds stress models are used in which the hybrid grid is applied for the simulation. The velocity vector, the pressure contour, the change of residual along the iteration number, and the dynamic head are simulated for the comparison of four example cases. Computational results are compared with others. For the code's validation, 2-D bodies were simulated in advance by predicting the drag coefficients.

Compressibility Correction Effects of Two-equation Turbulence Models for a Supersonic Through-type Pintle Nozzle with Large Scale Separation Flow (큰 박리유동을 동반한 초음속 관통형 핀틀노즐 유동에 적합한 2-방정식 난류모델의 압축성계수 보정 영향)

  • Heo, Junyoung;Jung, Junyoung;Sung, Hong-Gye;Yang, June-Seo;Lee, Ji-Hyung
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.17 no.1
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    • pp.61-69
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    • 2013
  • Numerical simulations have been performed for assessment of compressibility correction of two-equation turbulent models suitable for large scale separation flows perturbed by a pintle strokes. Two-equation turbulence models, the low Reynolds k-${\varepsilon}$ and the k-${\omega}$ SST models with or without compressibility correction proposed by Wilcox and Sarkar are evaluated. The detail flow structures are observed and static pressures along nozzle wall are compared with experimental results. Mach disk location and pressure recovery profiles in flow separation region are noticeably distinct between turbulent models of k-${\varepsilon}$ and k-${\omega}$ SST. The compressible effect corrections to those models improve resolving of separation flow behaviors. The compressibility corrections to k-${\varepsilon}$ model have provided very comparable results with test data.

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

  • Lee, Kye-Bock;Jang, Ho-Cheol;Lee, Sang-Keun
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • v.26 no.3
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    • pp.345-354
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    • 1994
  • Numerical Predictions including secondary flows have been Performed for fully developed turbulent single-phase rod bundle flows. The k-$\varepsilon$ turbulence model(two equation model) for the isotropic eddy viscosity, together with an algebraic stress model for generating secondary velocities, enabled the prediction of mean axial velocities, secondary velocities, and turbulent kinetic energy and turbulent stresses. Comparisons with experiment hate shown that the influence of secondary motion on mean flow and turbulence is dearly evident. The convective transport effects of secondary flow on the velocity field have been identified.

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An Application of k-$\varepsilon$ Turbulence Model to Predict How a Rectangular Obstacle with Heat Flux Affects Air Flow in An Experimental Animal House (실험축사의 공기유동예측을 위한 k-$\varepsilon$ 난류모형 적용)

  • Choi, Hong-Lim;Kim, Hyeon-Tae
    • Journal of Bio-Environment Control
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    • v.1 no.1
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    • pp.72-83
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    • 1992
  • 우리 나라 축사는 생산효율 제고를 위하여 대형화, 밀폐화, 고밀도화, 자동화 경향이 뚜렷하다. 대형의 밀폐된 고밀도 축사는 쾌적한 실내환경을 전제로 하기 때문에 기계적으로 실내환경을 적절히 제어하지 않으면 안된다. 제한된 공간에 먼지, 병원성 미생물, 유해기체, 수분이나 열의 과도한 집적은 생산과 재생산효율에 심각한 영향을 미친다. 그러므로 축사내 생산주체인 가축과 작업인이 쾌적한 실내환경에서 생산활동을 할 수 있도록 열적, 화학적/생물학적 환경을 물리적으로 제어하지 않으면 안된다. 본 연구는 실험축사내 가축이 일정한 열을 발생할 때 실내공기의 유동형태를 예측하기 위해서 수행하였다. 이 연구의 결과를 실내환경제어를 위한 환기시스템 책략 개발의 기초자료로 활용할 수 있다. 실험축사내의 공기유동을 예측하기 위해 Body-Fitted Coordinate(BFC)의 격자배열과 k-$\varepsilon$ 난류모형 및 SIMPLE계열 solution scheme을 사용하였으며, 예측의 유효성 검정은 Boon(1978)의 실험결과를 이용하였다. 예측한 공기유동의 형태와 실험한 공기유동의 형태를 비교한 결과 대체로 만족할만한 결과를 얻었다. 그러나 유입공기의 온도가 1$0^{\circ}C$인 경우의 공기유동은 실험유동형태와 약간의 차이가 있었다. 즉, 실험에서는 수평슬롯으로 유입 된 공기가 바로 아래로 굴절되어 유동하였으나, 예측의 결과는 일정 거리로 수평방향으로 유동하다가 아래로 굴절하였다. 이런 유동의 차이는 k-$\varepsilon$ 난류모형 자체가 경험적으로 부력에 민감하게 반응않는 결함이 원인이 될 수도 있으며, 실험의 부적절한 수행이 원인이 될 수도 있다. 이 유동의 경우 Reynolds 수가 3,000정도의 난류이며, 완전발달유동 (fully-developed flow)이므로 관성력 (inertia force)이 부력 (buoyancy force)보다 커, 일정거리 수평으로 유동하다가 아래로 굴절할 수도 있기 때문이다. 앞으로 이를 규명하기 위한 보다 깊이 있는 연구가 이루어져야 할 것이다.

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Assessment and Validation of Turbulence Models for the Optimal Computation of Supersonic Nozzle Flow (초음속 노즐 유동의 최적해석을 위한 난류모델의 평가와 선정)

  • Kam, Ho Dong;Kim, Jeong Soo
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.17 no.1
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    • pp.18-25
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    • 2013
  • Assessment and validation of RANS turbulence models are conducted for the optimal analysis of supersonic converging-diverging nozzle through the comparison between computational results and experimental data. One/two equation turbulence closures such as Spalart-Allmaras, RNG k-${\varepsilon}$, and k-${\omega}$ SST are employed to simulate the two-dimensional nozzle flow. Computational results with the turbulence models mentioned fairly well predict shock structure of the nozzle-inside and pressure distribution along the wall. Especially, SST model among the employed ones shows the best agreement to experimental results.

Prediction of Unsteady Turbulent Flow over a Square Cylinder using Two-Equation Turbulence Models (2-방정식 난류모델을 이용한 정사각주 주위 비정상 난류 유동의 예측)

  • Lee Sangsan
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 1995.10a
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    • pp.31-36
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    • 1995
  • 비유선형의 물체 주위의 유동은 정체유동, 경계층 박리 및 주기적 와열 생성 등의 복잡한 유동현상이 공존한다. 본 연구에서는 비교적 단순한 형상인 정사각주 주위의 비정상 난류 유동을 2-방정식 와점성 난류모델인 표준 $k-{\varepsilon}$ 모델과 RNG $k-{\varepsilon}$ 모델을 이용하여 예측할 수 있는지를 검증하였다. 정교하게 수행된 최근의 실험과 대와류모사(LES)의 결과를 검증을 위한 비교의 자료로 삼았다. 적절한 난류모델의 선정과 더불어 시간 정확도, 공간 정확도 및 대류항 처리법 등이 해석결과에 미치는 영향도 살펴보았다. 기존의 표준 $k-{\varepsilon}$모델은 정체점 부근에서 난류 운동에너지를 과도하게 생성하는 근본적인 문제점 때문에 실험 및 LES의 결과를 제대로 예측할 수 없었다. 난류운동에너지의 초과 예측에 따른 운동량의 과도한 혼합으로 인해, 항력계수 및 양력계수의 비정상성 뿐 아니라 평균 항력계수도 부정확하게 예측하였다. RNG $k-{\varepsilon}$ 모델을 사용한 경우에는 정체점 주위 유동현상의 예측이 상당히 향상되어 항력계수 및 양력계수의 평균치, 진폭 및 비정상성의 주기 등을 정확하게 예측하는 것이 가능하였다. 그러나 이 경우에도 예측의 정확도가 시간 증분과 격자의 크기 및 대류항 처리법등에 영향을 받으며, 특별히 대류항 처리법에 상당히 민감하게 변하는 것을 알 수 있었다. 향상된 유동예측은 RNG $k-{\varepsilon}$ 모델의 난류에너지 소산율 방정식의 개선된 항이 과도하게 생성된 난류에너지를 정체점 부근에서 제거하기 때문에 가능하다는 것을 알 수 있었다.의 20세 이하 골절 및 탈구가$30.3\%까지 감소하게되어 년도가 증가함에 따라 청장년 층에 비하여 소아골절 및 탈구가 전체적으로 감소하는 경향을 보였다. 스키골절의 부위별 발생빈도는 1990년 이전까지 하지골절 및 탈구가 많았으나 이후 점차 상지의 골절 탈구가 증가하였다 하지에서 가장 많은 골절은 경골 골절이었으며, 경골골절은 회전력에 의한 나선형골절이 $76.5\%로 가장 많았고 년도에 따른 변화는 보이지 않았다. 스키손상의 발생빈도는 초기에 비하여 점차 감소하는 경향을 보였으며, 손상의 특성도 부위별, 연령별로 다양한 변화를 나타내었다.해가능성을 가진 균이 상당수 검출되므로 원료의 수송, 김치의 제조 및 유통과정에서 병원균에 대한 오염방지에 유의하여야 할 것이다. 확인할 수 있었다. 이상의 결과에 의하면 고농도의 유기물이 함유된 음식물쓰레기는 Hybrid Anaerobic Reactor (HAR)를 이용하여 HRT 30일 정도에서 충분히 직접 혐기성처리가 가능하며, 이때 발생된 $CH_{4}$를 회수하여 이용하면 대체에너지원으로 활용 가치가 높은 것으로 판단된다./207), $99.2\%$(238/240), $98.5\%$(133/135) 및 $100\%$ (313)였다. 각각 두 개의 요골동맥과 우내흉동맥에서 부분협착이나 경쟁혈류가 관찰되었다. 결론: 동맥 도관만을 이용한 Off pump CABG를 시행하여 감염의 위험성을 증가시키지 않으면서 영구적인 신경학적 합병증을 일으키지 않았고 좋은 혈관 개존율을 보여주었다. 따라서 동맥 도관을 이용한 Off pump CABG는 관상동맥의 협착의 정도에 따라 효율적으로 시행

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Calculation of Developing Turbulent Flow in a Square Duct (정사각형 관내의 전개 중인 난류 유동 해석)

  • 신승주;박승오;김의택
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.13 no.1
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    • pp.170-177
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    • 1989
  • The non-linear k-.epsilon. model developed by Speziale was employed for the prediction of developing turbulent flow in a square duct. The numerical procedure incorporated a finite volume method using a strong conservation form of the partially-parabolized Navier-Stokes equation. Results of the calculation were compared with available experimental data on the mean velocity field and turbulent kinetic energy, and was found to be in favorable agreement.

Evaluation of Nonlinear κ-ε Models on Prediction Performance of Turbulence-Driven Secondary Flows (난류에 의해 야기되는 이차유동 예측성능에 대한 비선형 κ-ε 난류모델의 평가)

  • Myong, Hyon-Kook
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.27 no.8
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    • pp.1150-1157
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    • 2003
  • Nonlinear relationship between Reynolds stresses and the rate of strain of nonlinear k-$\varepsilon$models is evaluated theoretically by using the boundary layer assumptions against the turbulence-driven secondary flows in noncircular ducts and then their prediction performance is validated numerically through the application to the fully developed turbulent flow in a square duct. Typical predicted quantities such as mean axial and secondary velocities, turbulent kinetic energy and Reynolds stresses are compared with available experimental data. The nonlinear k-$\varepsilon$ model adopted in a commercial code is found to be unable to predict accurately duct flows with the prediction level of secondary flows one order less than that of the experiment.