The computations of chemically reacting laminar and turbulent flows are performed using the preconditioned Navier-Stokes solver coupled with turbulent transport and multi-species equations. A low-Reynolds number $k-\varepsilon$ turbulence model proposed by Chien is used. The presence of the turbulent kinetic energy tenn in the momentum equation can materially affect the overall stability of the fluids-turbulence system. Because of this coupling effect, a fully coupled formulation is desirable and this approach is taken in the present study. Choi and Merkle's preconditioning technique is used to overcome the convergence difficulties occurred at low speed flows. The numerical scheme used for the present study is based on the implicit upwind ADI algorithm and is validated through the comparisons of computational and experimental results for laminar methane-air diffusion flame and $ H_2/O_2$ reacting turbulent shear flow. Preconditioning formulation shows better convergence characteristics than that of non-preconditioned system by approximately five times as much.
상용 전산유체해석 프로그램을 사용하여 오리피스형 분사기에서 수직분사 액체 제트의 다상유동을 해석하였다. 본 연구의 목적은 오리피스형 분사기 분무 특성을 이해하고 연소기 내부 위치에 따른 유동조건와 항력계수와의 관계식을 구하는 것이다. 수치해석 결과 모형 램젯 연소기에서 수직분사 유동해석은 난류점성모델인 Realizable $k-{\varepsilon}$ 모델과 다상유동모델인 DPM 모델이 유효함을 확인하였다. 또한 오리피스형 분사기에서 레이저 흡수법을 사용하여 측정한 실험결과(증기농도분포)는 수치해석 결과와 잘 일치하였다.
An unsteady numerical simulation was performed for locally-forced separated and reattaching flow over a backward-facing step. The local forcing was given to the separated and reattaching flow by means of a sinusoidally oscillating jet from a separation line. A version of the $k-{\varepsilon}-f_{\mu}$ model was employed, in which the near-wall behavior without reference to distance and the nonequilibrium effect in the recirculation region were incorporated. The Reynolds number based on the step height (H) was fixed at $Re_H=33000$, and the forcing frequency was varied in the range $0{\leq}St_H{\leq}2$. The predicted results were compared and validated with the experimental data of Chun and Sung. It was shown that the unsteady locally-forced separated and reattaching flows are predicted reasonably well with the $k-{\varepsilon}-f_{\mu}$ model. To characterize the large-scale vortex evolution due to the local forcing, numerical flow visualizations were carried out.
자유표면을 고려하지 않은 경우 선체주위의 3차원 점성유동을 수치해석하는 전산프로그램을 작성하였다. 복잡한 선체를 합리적으로 처리할 수 있는 body-fitted 좌표계를 사용하고, 난류모델은 $k-\varepsilon$모델을 채택하였다. Reynolds 방정식의 준 3차원 형태를 수치해석하도록 하였다. 작성된 전산프로그램의 합리성과 수치해석적 성능을 파악하기 위하여 단면이 3:1 타원단면의 모델과 SSPA-720 콘테이너 선형을 이용하여 수치해석의 결과와 실험데이터를 비교하였다. 평균속도분포와 압력의 분포는 위 모델의 풍동시험결과와 전반적으로 잘 일치하고 있으나, 난류운동에너지는 선미 부근에서 실제보다 많이 예측되고 있다.
본 연구에서는 수치계산을 통해 진행하는 방향에 수직으로 일정한 압력구배를 받는 2차원 난류 자유제트의 발달을 고려해 보고자 한다.속도장을 구한 후에는 제 트의 온도가 주위온도 보다 높을 경우와 또 제트를 사이에 둔 양쪽 유체에 온도차가 있을때의 열확산 특성도 함께 알아보려는 것이다. 수직 방향으로 압력구배가 있는 유동장은 최근 활발히 연구가 진행되는 분야인 제트축에 수직방향으로 주위유동이 있 는 경우와 흡사하며 제트를 통한 열확산현상은 air curtain등 실제 응용도가 큼에도 불구하고 문헌에 보고된 것이 별로 없는 것으로 보여진다.
The flow analysis method which had been developed for the numerical calculation of 3-dimensional, incompressible and turbulent flow within an axial compressor was extended to the flow field within centrifugal impeller. In this method based on the SIMPLE(Semi Implicit Method Pressure Linked Equations) algorithm, the coordinate transformation was adopted and the standard k-.epsilon. model using wall function was used for turbulent flow analysis. The calculated flow fields have agreed very well with measurement results. Especially, 3-dimensional and viscous flow characteristics including secondary flows, jet-wake flow and decreased pressure rise along impeller passage, which can't be predicted by inviscid Q3D calculation were predicted very reasonably.
Turbulent natural convective flow and heat transfer in a square enclosure with horizontal partition are investigated numerically. The enclosure is composed of a lower hot and a upper cold horizontal walls and adiabatic vertical walls. Partitions carried with the upward, downward, and both control plates are attached perpendicularly to the one of the vertical insulated walls, respectively. The low Reynolds number $k-\varepsilon$ model is adopted to calculate the turbulent thermal convection. The governing equations are solved by using the finite element method with Galerkin method. The computations have been carried out by varying the length of partition, the position of control plates, and the Rayleigh number based on the temperature difference between two horizontal walls and the enclosure height for water(Pr=4.95). When the control plates are attached at the edge of partition, the stability of oscillating flow grows wrose with the increase of Rayleigh number and the partition length. The heat transfer rate has been reducer than that of no control plate due to the restraint of control plates with the increase of Rayleigh number.
이상유동 모델과 동적격자계를 활용하여 탄의 사출관 내부의 열유동과 탄의 운동성능을 해석하는 수치모사를 진행하였다. 고온의 공기와 냉각제간의 상호작용 및 유동장을 해석하기 위해, Realizable $k-{\varepsilon}$ 난류 모델과 VOF (Volume Of Fluid) 모델을 선정하고 냉각제 유량변이에 따른 수치 해석을 진행하였다. 해석결과, 사출관의 압력은 냉각제의 유뮤에 따라 큰 차이를 보였고, 냉각제량에 따라서도 각각의 차이를 보였다. 탄의 속도와 가속도의 변이는 압력에 종속하여 나타났다.
본 연구에서는 상기 연구의 연장으로서 Prandtl수가 6.05인 내부발열유체가 경사진 정사각 난류자연대류유동, 온도분포 및 열전달량의 분포를 수치적인 방법으로 예측하였다. 벽면 깅이의 1/2를 특성길이로 하는 Rayleigh수의 범위는 1*$10^{6}$ ~1*$10^{9}$ 으로 선택하였으며 경사각도는 0˚, 15˚, 30˚및 45˚로 선택하였다.
The ability of turbulence model to accurately describe the complex characteristics of the flow field and the fuel spray is of great importance in the optimum design of diesel engine. The numerical simulations of the flow field and the spray characteristics within the combustion chamber of direct injection model entgine are performed to examine the applicability of turbulence model. The turbulence models used are the RNG $\varepsilon$ model and the modified $\varepsilon$ model which included the compressibility effect due to the compression/expansion of the charges. In this study, the predicted results in the quiescent condition of direct injection model engine show reasonable trends comparing with the experimental data of spray characteristics, i. e., spray tip penetration, spray tip velocity. The results of eddy viscosity obtained using the $\varepsilon$ model in the spray region is significantly larger than that obtained using the RNG $\varepsilon$ model. The application of the RNG model seems to have some potential for the simulations of the spray characteristics, e. g., spray tip penetration, spray tip velocity, droplets distribution over the $\varepsilon$ model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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