• Design & Manufacturing
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• 제13권4호
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• pp.28-33
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• 2019

In this study, the flow analysis of fermentation tank, digester and dryer, which are the main equipment in environmental energy facilities, was carried out. Numerical analysis was carried out with the size of the actual plant, and 3D modeling program CATIA V5 R16, grid generation program Gambit, and general purpose flow analysis package ANSYS-FLUENT (v13) were used. Simulation results of the carrier gas flow analysis in the STD dryer using the computational fluid dynamics program showed that the carrier gas smoothly circulated between the shells of the dryer and the flow was uniformly distributed without stagnation or flow. It is also predicted that rotational flow due to shell rotation is active. The average flow velocity of carrier gas in the STD dryer was estimated to be about 0.196m / s, and the average temperature of the carrier gas was calculated to be 424K. Due to the relatively slow carrier gas velocity and high average temperature, the water content of the sludge can be effectively lowered.

• Wind and Structures
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• 제10권6호
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• pp.511-532
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• 2007

The present study aims to generate turbulent inflow data to more accurately represent the turbulent flow around a square cylinder when the inflow turbulence level is significant. The modified random flow generation (RFG) technique in conjunction with a previously developed LES code is successfully adopted into a finite element based fluid flow solver to generate the required inflow turbulence boundary conditions for the three-dimensional (3-D) LES computations of transitional turbulent flow around a square cylinder at Reynolds number of 22,000. The near wall region is modelled without using wall approximate conditions and a wall damping coefficient is introduced into the calculation of sub-grid length scale in the boundary layer of the cylinder wall. The numerical results obtained from simulations are compared with each other and with the experimental data for different inflow turbulence boundary conditions in order to discuss the issues such as the synthetic inflow turbulence effects on the 3-D transitional flow behaviour in the near wake and the free shear layer, the basic mechanism by which stream turbulence interacts with the mean flow over the cylinder body and the prediction of integral flow parameters. The comparison among the LES results with and without inflow turbulence and the experimental data emphasizes that the turbulent inflow data generated by the present RFG technique for the LES computation can be a viable approach in accurately predicting the effects of inflow turbulence on the near wake turbulent flow characteristics around a bluff body.

• 설비공학논문집
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• 제8권3호
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• pp.375-385
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• 1996

Turbulent flow and heat transfer characteristics around staggered tube banks were studied using the 3-D Navier-Stokes equations and energy equation governing a steady incompressible flow, which were reformulated in a non-orthogonal coordinate system with cartesian velocity components and discretized by the finite volume method with a non-staggered variable arrangement. The predicted turbulent kinetic energy using RNG $k-{\varepsilon}$ model was lower than that of standard $k-{\varepsilon}$ model but showed same result for mean flow field quantities. The prediction of the skin friction coefficient using RNG $k-{\varepsilon}$ model showed better trend with experimental data than standard $k-{\varepsilon}$ model result. The inclined flow showed higher velocity and skin friction coefficient than transverse flow because of extra strain rate ($\frac{{\partial}w}{{\partial}y}$). Also, this was why the inclined flow showed higher local heat transfer coefficient than the transverse flow.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제11권3호
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• pp.233-240
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• 1999

In order to understand the flow behavior of Electrorheological (ER) fluid, dynamic simulation has been intensively performed for the last decade. When the shear flow is applied, it is easy to carry out the simulation with relatively small number of particles because of the periodic boundary condition. For the squeezing flow, however, it is not easy to apply the periodic boundary condition, and the number of particles needs to be increased to simulate the ER system more realistically. For this reason, the simulation of ER fluid under squeezing flow has been mostly performed with some representative chains or with the approximation that severely restricts the flow geometry to reduce the computational load. In this study, Message Passing Interface (MPI), which is one of the most widely-used parallel processing techniques, has been employed in a dynamic simulation of ER fluid under squeezing flow. As the number of particles used in the simulation could be increased significantly, full domain between the electrodes has been covered. The numerical treatment or the approximation used to reduce the computational load has been evaluated for its validity, and was found to be quite effective. As the number of particles is increased, the fluctuation of the normal stress becomes diminished and the prediction in general was found to be qualitatively In good agreement with the experimental results.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.255-267
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• 2008

대표적인 상용 CFD 코드 중 하나인 FLOW-$3D^{(R)}$에 포함된 강체에 대한 6-자유도 운동을 적용한 음해법의 GMO 방법을 이용하여 항주파의 재현 가능성을 살펴보았다. 모델에 의한 항주파의 형상 재현시 depth Froude number에 따른 수평 파형이 잘 재현되었으며, 선박의 직선항로 항행시 일정한 수심인 경우와 실제 수심인 경우를 비교함으로써 모델이 수심에 따른 파형의 변화를 잘 재현함을 알 수 있었다. 또한, 모델에 의해 실제 수심조건에서 두 척의 선박이 교차 진행할 경우와 선박이 곡선항로를 항행할 경우에 대한 항주파를 잘 재현할 수 있음을 보였다. 따라서, FLOW-$3D^{(R)}$를 이용하여 항주파를 수치모의할 경우 관측을 통한 모델의 검 보정을 통해 항로와 항구에서의 항주파를 보다 정확하게 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제20권3호
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• pp.49-57
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• 2022

The interaction of planar shock wave with rectangular water column is investigated numerically. The flow phenomenon like reflection, transmission, cavitation, recirculation of shock wave, and large negative pressure due to expansion waves was discussed qualitatively and quantitatively. The numerical simulation was performed in a shock tube with a water column, and planar shock was initiated with a pressure ratio of 10. Three cases of the water column with different thicknesses, namely 0.5D, 1D, and 2D, were installed and studied. Water naturally has a higher acoustic impedance than air and mitigates the shock wave considerably. The numerical simulations were modelled using Eulerian and Volume of fluids multiphase models. The Eulerian model assumes the water as a finite structure and can visualize the shockwave propagation inside the water column. Through the volume of fluids model, the stages of breakup of the water column and mitigation effects of water were addressed. The numerical model was validated against the experimental results. The computational results show that the installation of a water column significantly impacts the mitigation of shock wave.

• 한국환경과학회지
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• 제23권7호
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• pp.1223-1232
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• 2014

Density currents have been easily observed in environmental flows, for instance turbidity currents and pollutant plumes in the oceans and rivers. In this study, we explored the propagation dynamics of density currents using the FLOW-3D computational fluid dynamics code. The renormalization group (RNG) $k-{\varepsilon}$ scheme, a turbulence numerical technique, is employed in a Reynold-averaged Navier-Stokes framework (RANS). The numerical simulations focused on two different types of intrusive density flows: (1) propagating into a two-layer ambient fluid; (2) propagating into a linearly stratified fluid. In the study of intrusive density flows into a two-layer ambient fluid, intrusive speeds were compared with laboratory experiments and analytical solutions. The numerical model shows good quantitative agreement for predicting propagation speed of the density currents. We also numerically reproduced the effect of the ratio of current depth to the overall depth of fluid. The numerical model provided excellent agreement with the analytical values. It was also clearly demonstrated that RNG $k-{\varepsilon}$ scheme within RANS framework is able to accurately simulate the dynamics of density currents. Simulations intruding into a continuously stratified fluid with the various buoyancy frequencies are carried out. These simulations demonstrate that three different propagation patterns can be developed according to the value of $h_n/H$ : (1) underflows developed with $h_n/H=0$ ; (2) overflows developed when $h_n/H=1$ ; (3) intrusive interflow occurred with the condition of 0 < $h_n/H$ < 1.

• 수산해양기술연구
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• 제40권3호
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• pp.214-224
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• 2004

어류 축양을 목적으로 외해에 설치되는 대형 가두리 시설은 해양환경 조건으로부터 다양한 외력을 받으며, 이러한 외력에 의한 가두리의 동태는 가두리 시설 자체의 안전과 축양물의 생존과 성장에도 큰 영향을 준다. 그러므로 가두리를 설계하는 단계에서 외력에 의한 가두리의 역학적 움직임을 정확히 파악할 수 있다면 보다 안전하고 효율성 있는 구조물을 설치 할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 원형 가두리에 대하여 조류에 따른 가두리의 동역학적 운동을 해석하기 위하여 이론 모델을 구성하여 수치해석을 하였다. 이 때 수조실험을 통해 흐름에 놓여지는 망지의 여러 조건에 따른 망지 후방의 유속감소율을 적용함으로써 수치계산의 정확도를 높였다. 또한 수치 계산에 의한 시뮬레이션의 결과와 모형 실험에 의한 결과를 비교 분석하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 유속이 일정할 때 망지의 d/1가 커질수록 망지를 통과한 후의 유속은 감소하였다. 2. 망지의 d/1가 일정할 때, 유속이 커질수록 망지를 통과한 후의 유속은 증가하였다. 3. 망지의 d/1와 유속이 일정할 때, 망지로부터의 영각이 커질수록 망지를 통과한 후의 유속은 감소하였다. 4. 평면 망지 실험에서 얻어진 유속감소율을 적용한 시뮬레이션에 의한 수종 형상과 모형 실험에 의한 가두리의 수중 형상을 비교한 결과, 오차는 ${\pm}$ 5 % 이내로 나타나 실험결과에 대한 시뮬레이션의 결과가 잘 일치함을 나타내었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.44-52
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• 2016

항주파 파봉의 위치를 예측하는 Kelvin(1887)의 이론해는 심해에서만 적용 가능한 한계가 있다. 최대파향각을 예측하는 Havelock(1907)의 이론해는 모든 수심에서 적용 가능하지만 파향각에 따라 다르게 나타나는 파봉의 위치를 예측하지 못하는 한계가 있다. 본 연구에서 항주파의 분산관계식을 온전하게 이용하여 모든 수심에 적용 가능한 항주파 파봉식을 개발하고, 이 식을 이용하여 항주파의 최대파향각을 예측하였다. FLOW-3D를 이용하여 Johnson(1958)의 수리모형실험을 수치적으로 재현한 후 본 연구에서 제안하는 최대파향각의 이론해가 모든 수심에서 수치해, 수리실험결과와 유사함을 확인하였다. 여러 조건에서 항주파를 수치적으로 재현한 후 파봉선 간의 거리를 측정하여 이론해와 비교하였다. 그 결과 선박의 속도가 ${\sqrt{gh}}$보다 작은 경우 이론해와 유사하였다. 선박의 속도가 ${\sqrt{gh}}$보다 큰 경우 첫 번째 항주파의 거리를 결정하는 상수 $C_1$은 0에 가까운 값이었고 첫 번째 항주파를 제외한 경우 이론해와 유사하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1661-1665
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• 2006

실제 자연하천은 사행의 외측과 내측에 따라서 하도의 단면형이 변화한다. 일반적으로 만곡부의 외측은 수심이 깊어지고, 내측은 얕게 된다. 사행에 따른 이러한 단면의 횡단적 변화는 베타분포에 의해서 설명될 수 있다. 본 연구의 흐름 모의는 주흐름과 이차류의 양상을 살피는 것을 주목적으로 하여, 3차원 수치모의 되었다. 흐름의 3차원 모의는 범용 프로그램인 FLOW-3D 모형을 이용하여 이루어졌으며, LES 방법을 사용하였다. 베타 분포를 이용한 자연수로의 횡단형에 모르타르, 자갈, 식생 등으로 하상이 피복되어 있는 상태를 가정하여 조고를 대입하고, 유량과 수위가 다른 조건에서 3차원 흐름모의를 실시하고, 그 결과를 이용하여 수로내의 주흐름도, 이차류의 형태 등을 정량적으로 분석하였다. 분석 결과, 수로에서의 주흐름은 만곡부의 정점을 약간 지난 지점에서 가장 만곡부 외측으로 치우치는 특성을 확인할 수 있었다. 이차류의 경우에는 흐름이 만곡부 외측 하상 근처에서 회전하고, 이 부근에서의 유속이 가장 큰 값을 나타냄을 확인할 수 있었다. 이를 통해 하상 및 저수호안의 재료가 만곡부 외측에서 침식되어 만곡부 내측에서 퇴적되는 현상을 이해할 수 있을 것으로 생각된다.