• 대한조선학회논문집
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• 제45권6호
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• pp.631-636
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• 2008

In this paper, numerical analysis based on the RANS equation and the Realizable ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model is carried out for flows around an axisymmetric body at three Reynolds numbers($1.22{\times}10^7$, $1.0{\times}10^8$, $1.5{\times}10^8$) and the numerical results are compared with experiments data. Computed velocity distributions agree well with experiments as the Reynolds number increases. Pressure distributions agree well with the results of the potential flow except the tail region but differ from experiments for the parallel middle body as well as tail region. Pressure gradients show a good agreement with those of potential flow and experiment except the tail region. Friction coefficients show that the numerical results generally are lower than the experimental results estimated from the measured velocity. The difference of friction coefficients between the calculation and the experiment increases with growing of a boundary layer.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권6호
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• pp.461-466
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• 2004

본 연구에서는 쇄파대에서 정현파의 쇄파에 대해 수리모형실험과 수치모형실험을 수행하였으며, 두 실험결과를 비교하였다. 수치해석 모형에서는 Reynolds 방정식을 지배방정식으로 사용하고 난류해석을 위해 $textsc{k}$-$\varepsilon$ 모델을 적용하였으며, 자유수면변위를 추적하기 위해 VOF기법을 사용하였다. 수리모형실험과 수치모형실험 모두 동일한 수심과 주기를 가질 경우, 입사파의 파고가 커질수록 쇄파발생 지점이 경사시작 지점으로부터 가까운 위치로 이동하는 경향을 보였다. 또한, 쇄파발생시 파고비(H/H$_{0}$)는 동일한 수심과 파고를 가질 경우, 주기가 커질수록 증가하는 경향을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.132-136
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• 2011

수제는 유수에 의한 하안 침식을 방지하기 위한 목적의 수공구조물이다. 최근에는 하천복원 및 생태계복원에 대한 관심이 증가되면서, 하안 침식 방지뿐만 아니라 수제에 의한 흐름분리 및 재순환영역의 생태 서식처 제공에 대한 역할이 부각되고 있다. 따라서 수제 설계 시, 수제 설치에 따른 수리특성 변화를 미리 파악하는 것이 필요하지만, 수제 간격, 설치 방향, 수제 높이, 수제 길이, 하도 특성 및 접근 유수 특성 등 다양한 인자에 의해 수리특성 변화를 예측하기란 쉽지 않으며, 비용과 시 공간 측면에서 물리 모형을 이용한 접근법도 용이하지 못하다. 따라서 본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 수제 설치에 따른 흐름특성 변화를 모의하고, 모형의 적용성을 판별하고자 하였다. 지배 방정식은 기본적으로 천수방정식을 적용하게 되는데, 수제 주변 흐름 특성은 난류에 의한 횡방향 확산이 중요한 인자로작용하게 된다. 상수 와점성(constant eddy viscosity) 모형, 포물선형 와점성 (parabolic eddy viscosity) 모형을통해 개발 모형의예측 결과와 실험수로 결과를 비교하였다. 수제하류의 재순환영역의 길이가 실험수로의 결과에 비해서 5~6 배까지 확대된 결과를 나타내고 있어, 만족할 만한 결과를 현재까지 얻지 못하였다. 횡방향 확산이 중요한 만큼 k-$\varepsilon$ 모형 등 다양한 난류 모형의 적용이 고려되어질 필요가 있으며, 또한 1차원 요소가 아닌 2차원 요소의 적용을 고려할 필요도 있다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제15권2호
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• pp.80-85
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• 2003

본 연구에서는 Reynolds 방정을 지배방정식으로 하고 난류 해석을 위해 k-$\varepsilon$모델을 사용하였으며, 자유수면 변위를 추적하기 위해 VOF기법을 사용한 수치해석 모델을 이용하여 다양한 주기를 갖는 크노이드파의 발생과 최대 처오름높이에 대해 알아보았다. 발생된 크노이드파의 파형은 해석해와 매우 잘 일치하였다 또한, 계산된 최대 처오름높이를 수리모형실험의 관측 값과 비교해 본 결과는 경계요소법에 의한 수치해보다 높은 정확도를 나타내었다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제3권2호
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• pp.9-16
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• 1998

Predictive behaviors by the extended k-${\varepsilon}$ turbulence model and the standard k-${\varepsilon}$ turbulence model are compared. Grid dependency is tested with the H-type grid as well as the O-type grid. Computations have been performed on a circular-to-rectangular transition duct. The Reynolds number is 390,000 based on the bulk velocity at the inlet. The computed axial velocity contours, transverse velocity profiles, static pressure contours, peripheral skin friction coefficient, peripheral wall static pressure distributions and turbulence kinetic energy have been compared with experimental results. The computed results than those obtained with the standard k-${\varepsilon}$ turbulence model. Comparing to the computed results obtained with the H-type grid and O-type grid, those with H-type grid seem to agree well with experimental results.

• 물과 미래
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• 제23권4호
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• pp.445-457
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• 1990

난류 및 부력효과가 강한 온배수 확산을 예측하기 위하여 난류모델을 이용한 수치모델의 개발이 두드러지고 있다. 본 연구는 정지수역으로 유입하는 온배수 수치모델을 개발하였다. Reynolds 응력항 및 난류 열 프럭스항의 처리를 위하여 k-$\varepsilon$난류모델에 온도자승유동항과 이의 감쇄율 전달방정식을 추가한 4-방정식 난류모델을 이용하였다. 지배방정식을 부분적인 포물형태의 전환을 통한 수치해석이 이용되었다. 계산결과는 Pande 등의 실험결과와 비교적 잘 일치하였고, McGuirk 등의 2-방정식 난류모델에 의한 해석결과와 비교분석하였다. 아울러 고리 원자력 1호기에의 적용을 통하여 본 모델의 실용성 및 타당성 입증하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권2호
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• pp.316-323
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• 2000

A nonlinear low-Reynolds-number heat transfer model is developed to predict turbulent flow and heat transfer in separated and reattaching flows. The $k-{\varepsilon}-f_{\mu}$ model of Park and Sung (1997) is extended to a nonlinear formulation, based on the nonlinear model of Gatski and Speziale (1993). The limiting near-wall behavior is resolved by solving the $f_{\mu}$ elliptic relaxation equation. An improved explicit algebraic heat transfer model is proposed, which is achieved by applying a matrix inversion. The scalar heat fluxes are not aligned with the mean temperature gradients in separated and reattaching flows; a full diffusivity tensor model is required. The near-wall asymptotic behavior is incorporated into the $f_{\lambda}$ function in conjunction with the $f_{\mu}$ elliptic relaxation equation. Predictions of the present model are cross-checked with existing measurements and DNS data. The model preformance is shown to be satisfactory.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제18권2호
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• pp.144-157
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• 1993

환기중인 실험축사내에서 가축의 현열과 환기공기의 온도차에 의한 열부력(熱浮力)(thermal buoyancy)이 공기유동 및 온도분포에 미치는 영향을 구명(究明)하기 위하여 TEACH 컴퓨터프로그램($k-{\varepsilon}$ 난류모형 및 SIMPLE계열 Algorithm)을 Curvilinear Coordinates에 맞게 변형하였다. 계산한 축사내 공기유통 및 온도분포의 유의성(有意性) 검증은 Boon(1978)의 실험결과를 이용하였다. 열부력의 크기에 따른 유동의 변화를 관찰하기 위하여 유입공기의 온도를 $17^{\circ}C$와 $10^{\circ}C$ 두 수준으로 입력하였으며, 가축의 현열플릭스(flux)는 실내온도에 따라 변화하므로 유압공기의 온도가 $17^{\circ}C$일 때는 130W/$m^2$, $10^{\circ}C$일 때는 170W/$m^2$을 경계조건으로 입력하였다. 예측한 공기유동의 형태는 실험값(Boon, 1978)과 비교하여 대체로 만족할만한 결과를 얻었다. 그러나 유입공기의 온도가 $10^{\circ}C$인 경우, 예측 공기유동은 실험 유동형태와 차이가 있었다. 즉, 실험에서는 수평슬롯으로 유입된 공기가 바로 아래로 굴절되어 유동(流動)하였으나, 계산의 결과는 일정 거리로 수평방향으로 유동하다가 아래로 굴절하였다. 이런 유동의 차이는 경험적으로 열부력(熱浮力)에 민감하게 반응하지 않는 k-${\varepsilon}$ 난류(亂流)모형의 적용이 원인이 되거나 실험의 부적절한 수행이 원인이 될 수도 있다. 이 유동(流動)의 Reynolds 수(數) (Re)는 약 3,300, 수정Ar수(修正Ar數)(Corrected Archimedes Number : $Ar_c$)64로써, $Ar_c$ <30 이거나 $Ar_c$ >75이면 유입공기의 제트는 수평유동한다는 Randall & Battams(1979)의 연구결과와는 일치하였다. 그러나 공기제트의 굴절은 유동의 특성이 같다하더라도 유체의 성질, 축사의 기하학적 형태에 따라서 매우 민감하게 반응하므로 실제 실험을 통한 재검정과정을 거쳐야 할 것으로 판단된다. Fig. 9와 Fig. 10의 기하학적 형태의 지점별 예측온도와 측정온도(Boon, 1978)와의 편차는 대부분의 지점에서는 $1^{\circ}C$ 미만으로 상당히 정확하였으며, 최대의 온도차는 Fig. 10의 지점 13에서 $1.7^{\circ}C$이었다.

• 설비공학논문집
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• 제16권9호
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• pp.804-810
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• 2004

This paper reports the characteristics of the three dimensional turbulent flow by numerical method in the 180 degree bends with increasing cross-sectional area. Calculated pressure and velocity, Reynolds stress distributions are compared to the experimental data. Turbulence model employed are low Reynolds number $textsc{k}$-$\varepsilon$ model and algebraic stress model(ASM). The results show that the main vortex generated from the inlet part of the bend maintained to outlet of the bend and vortices are continually developed at the inner wall region. The distribution of turbulent kinetic energy along the bend are increase up to 120$^{\circ}$ because of increment of cross-sectional area. Secondary flow strength of the flow is lower about 60% than that of square duct flow.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권spc1호
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• pp.1059-1069
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• 2023

댐붕괴흐름은 댐이 갑자기 붕괴하여 제어가 어려운 상태의 고속흐름이 방출되는 현상이다. 이 연구에서는 3차원의 댐붕괴흐름을 모의하기 위해 OpenFOAM을 사용하여 층류 및 난류 모델을 적용하고 그 결과를 비교하였다. 난류 모의를 위해 레이놀즈 평균 나비에-스토크스 (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 모델, 구체적으로 k-ε 모델을 사용하였다. 수리모형실험과 함께 수정된 다층 블록 장애물 시나리오를 대상으로 두 가지 모델을 평가하였다. 두 모델 모두 댐붕괴흐름을 효과적으로 재현하였으며, 난류 모델은 흐름의 변동성을 감소시키는 역할을 보여줬다. 그러나 난류 모델에서의 과도한 에너지소산은 수위를 과소 평가하게 하는 것으로 나타났다. 수치기법 및 격자 해상도를 개선하여 적용한 결과 흐름재현성이 향상되었는데 이는 특히 구조물 근처의 난류흐름에서 두드러졌다. 모델 안정성의 경우 난류모델의 사용여부보다는 수치기법 및 격자 해상도의 개선에 더 크게 영향을 받았다. k-ε 모델에 내재된 시간평균처리의 특성은 불연속성과 불안정성이 두드러진 댐붕괴흐름을 재현하는 데 한계가 있음을 나타냈다. RANS 모델을 포함한 난류모의는 방대한 계산자원이 필요하지만, 층류 모델과 비교하여 성능 향상이 제한적이었다. 댐붕괴흐름을 정확히 재현하기 위해 LES (Large Eddy Simulation) 및 DNS (Direct Numerical Simulation)과 같은 고급 난류 모델의 사용이 권장되며, 이를 위해서는 미세한 공간 및 시간 스케일의 구성이 필수적이다. 이 연구를 통해 댐붕괴흐름을 모의할 때 기본적으로 사용할 수 있는 주요 접근법과 적용가능성을 측정하였으며, 구조물 근처에서 난류흐름에 대한 정확한 표현의 중요성을 강조할 수 있었다.