• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
• /
• pp.479-482
• /
• 2008

In order to more closely examine the vacuum arc phenomena, it is necessary to predict the magnetohydrodynamic (MHD) characteristics by the multidisciplinary numerical modeling, which is coupled with the electromagnetic and hydrodynamic fields, simultaneously. In this study, the thermal-fluid characteristics of high current vacuum arcs were calculated by a commercial multiphysics package, ANSYS, in order to obtain Joule heat, Lorentz force and the interactions with flow variables. We assumed the diffused-mode arc within an AMF vacuum interrupter. It was found with four different currents that the temperature distributions on the anode surface are diffused uniformly without concentration in 7kA for both types (cup and coil-type). But the arc plasma transition and an increase of thermal flux density for increasing the applied current have caused the change of temperature distributions on the anode surface. We should need further studies on the two-way coupling method and radiation model for arc plasmas in order to accomplish the advanced analysis method for multiphysics.

• 천문학회지
• /
• 제48권2호
• /
• pp.139-154
• /
• 2015

We carry out three-dimensional hydrodynamic simulations of the supernova remnants (SNRs) produced inside molecular clouds (MCs) near their surface using the HLL code (Harten et al. 1983). We explore the dynamical evolution and the X-ray morphology of SNRs after breaking through the MC surface for ranges of the explosion depths below the surface and the density ratios of the clouds to the intercloud media (ICM). We find that if an SNR breaks out through an MC surface in its Sedov stage, the outermost dense shell of the remnant is divided into several layers. The divided layers are subject to the Rayleigh-Taylor instability and fragmented. On the other hand, if an SNR breaks through an MC after the remnant enters the snowplow phase, the radiative shell is not divided to layers. We also compare the predictions of previous analytic solutions for the expansion of SNRs in stratified media with our onedimensional simulations. Moreover, we produce synthetic X-ray surface brightness in order to research the center-bright X-ray morphology shown in thermal composite SNRs. In the late stages, a breakout SNR shows the center-bright X-ray morphology inside an MC in our results. We apply our model to the observational results of the X-ray morphology of the thermal composite SNR 3C 391.

• 한국태양에너지학회 논문집
• /
• 제30권6호
• /
• pp.137-143
• /
• 2010

In this study, the ejector design was modeled using Fluent 6.3 of FVM(Finite Volume Method) CFD(Computational Fluid Dynamics) techniques to resolve the flow dynamics in the ejector. A vacuum system with the ejector has been widely used because of its simple construction and easy maintenance. Ejector is the main part of the desalination system, of which designs determine the efficiency of system. The effects of the ejector was investigated geometry and the operating conditions in the hydraulic characteristics. The ejector consists mainly of a nozzle, suction chamber, mixing tube(throat), diffuser and draft tube. Liquid is supplied to the ejector nozzle, the fast liquid jet produced by the nozzle entrains and the non condensable gas was sucked into the mixing tube. In the present study, the multiphase CFD modeling was carried out to determine the hydrodynamic characteristics of seawater-air ejector. Two-dimensional geometry was considered with the quadrilateral-mashing scheme. The gas suction rate increases with increasing Motive flow circulating rate.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
• /
• pp.320-329
• /
• 2008

The influence of thermodynamic transition associated with transcritical nitrogen injection upon the flow structure was investigated to explore numerical simulation of the injectant dynamics of oxygen/hydrogen coaxial jet in liquid rocket engines. Single and coaxial nitrogen jets were treated by comparing the transcritical and perfect-gaseous conditions, wherein the numerical model was accommodative to the real-fluid thermodynamics and transport properties at supercritical pressures. The model was in the first place validated by comparing the results of transcritical nitrogen injection between calculations and available experiments. For a single jet under the transcritical condition, the nitrogen kept a relatively high density up to its pseudo-critical temperature inside the mixing layer, since it remains less expanding until heated up to its pseudo-critical temperature. Numerical analysis revealed that cryogenic jets exhibit strong dependence of specific enthalpy profile upon the associated density profile that are both dominated by turbulent thermal diffusion. In the numerical model, therefore, exact evaluation of turbulent heat fluxes becomes very important for simulating turbulent cryogenic jets under supercritical pressures. Concerning the coaxial jets due to transcritical/gaseous nitrogen injections, the density profile inside the mixing layer was again affected by the thermodynamic transition of nitrogen. However, hydrodynamic instability modes of the inner jet did not show significant differences by this thermodynamic transition, so that further study is needed for the mixing process downstream of the near injection position.

• 한국물환경학회지
• /
• 제36권1호
• /
• pp.14-28
• /
• 2020

Future climate change may affect the hydro-thermal and biogeochemical characteristics of dam reservoirs, the most important water resources in Korea. Thus, scientific projection of the impact of climate change on the reservoir environment, factoring uncertainties, is crucial for sustainable water use. The purpose of this study was to predict the future water temperature and stratification structure of the Soyanggang Reservoir in response to a total of 42 scenarios, combining two climate scenarios, seven GCM models, one surface runoff model, and three wind scenarios of hydrodynamic model, and to quantify the uncertainty of each modeling step and scenario. Although there are differences depending on the scenarios, the annual reservoir water temperature tended to rise steadily. In the RCP 4.5 and 8.5 scenarios, the upper water temperature is expected to rise by 0.029 ℃ (±0.012)/year and 0.048 ℃ (±0.014)/year, respectively. These rise rates are correspond to 88.1 % and 85.7 % of the air temperature rise rate. Meanwhile, the lower water temperature is expected to rise by 0.016 ℃ (±0.009)/year and 0.027 ℃ (±0.010)/year, respectively, which is approximately 48.6 % and 46.3 % of the air temperature rise rate. Additionally, as the water temperatures rises, the stratification strength of the reservoir is expected to be stronger, and the number of days when the temperature difference between the upper and lower layers exceeds 5 ℃ increases in the future. As a result of uncertainty quantification, the uncertainty of the GCM models showed the highest contribution with 55.8 %, followed by 30.8 % RCP scenario, and 12.8 % W2 model.

• 대한환경공학회지
• /
• 제27권9호
• /
• pp.978-988
• /
• 2005

본 연구에서는 한강수계의 팔당호에 3차원 시변화 모델을 적용하였으며, 상이한 강우 및 유량 조건에서의 실측자료를 이용하여 적용 모델의 재현성을 검토하였다. 모델의 보정 및 검증 결과 모델 예측값은 실측간과 적절한 일치를 보였으며, 재현성이 검토된 모델 결과를 바탕으로 팔당호의 수온, 유속, 체류시간의 시 공간적 분포와 유입지류의 흐름 특성을 분석하였다. 팔당호 수표면에서는 일반적으로 소내섬 남쪽 수역에서 다른 수역에 비해 다소 높은 수온과 낮은 유속이 유지되는 것으로 나타났다. 또한 소내섬 남쪽 수역과 남한강 수역 하류 부분에서는 연중 대부분의 기간 동안 국지적으로 긴 체류시간이 유지되고 있으며, 이는 이들 수역에서 블로킹으로 인한 상류 방향으로의 역류가 발생하기 때문인 것으로 분석되었다. 한편 팔당호에서는 초여름과 겨울에 약한 수온성층이 형성되며, 초봄과 가을에는 성층이 파괴되어 전 수층에서 유사한 수온을 보이나 댐 방류의 영향으로 인해 수체의 수직 혼합은 발생하지 않았다. 집중 강우가 발생하는 여름철에는 유입 및 유출량의 급격한 증가로 인해 수온 성층이 파괴되며, 전 수역에서 체류시간이 크게 감소하는 것으로 예측되었다. 이러한 수체 흐름 하에서 남, 북한강 그리고 경안천은 각각 다른 방향으로부터 팔당호로 유입된 후 구별된 흐름 경로를 통해 댐까지 이동하게 되며, 특히 경안천은 소내섬 남쪽 수역에서 유입된 후 댐에 이르기까지 일반적으로 소내섬 서쪽 호반을 따라 표층을 중심으로 이동하는 것으로 분석되었다. 본 연구 결과 팔당호는 수온, 유속 그리고 체류시간의 시 공간적 변화가 매우 심하며, 수온 성층의 발달이 미약하나 유입지류의 수온 차이로 인해 밀도류가 형성되는 것으로 나타났다.

• 생태와환경
• /
• 제35권2호통권98호
• /
• pp.79-91
• /
• 2002

섬진강 상류에 위치한 옥정호의 연직 수온 분포 계절 변화에 대한 시변화 모델 연구를 수행하였다. 미공병단에서 개발한 CE-QUAL-W2모델 구조에 기초하여 호수를 3개의 지류, 50개의 상하류 구획 그리고 49개의 수층으로 구성하였으며 일년동안의 연직 수온 및 유속 분 포를 시뮬레이션하였다. 호수내 5개 지점에서 매월 측정된 연직 수온 분포 자료를 이용하여 보정하고 검증하였다. 또한, 시뮬레이션한 연중 수위 자료 변화를 관측된 자료와 비교하여 호수내 물수지를 확인하였다. 모델 예측값은 실측값과 적절한 일치를 보였으나 7월 관측 자료에서 다소 차이를 보였다. 이것은 우리나라에서 여름 장마동안 급격한 수리 현상 변화를 모델이 표현할 수없는 점과 이 기간동안 사용된 기온자료의 정확성이 부족하였기 때문인 것으로 사료된다. 모델 결과는 옥정호대부분 수역에서 연중 $4^{\circ}C$ 이상을 유지하여 계절에 따른 전도현상이 없는 것을 보여준다. 그러나 상류 얕은 수역 (수심 20미터 이내)에서는 수온이 $4^{\circ}C$ 이하로 떨어지며 겨울에 물이 얼어 흔합이 일어나는 것으로 나타났다. 본 연구로부터 옥정호는 빈혼합 호수라는 결론을 얻었다. 이러한 결론은 위도 $20^{\circ}C$ 부터 $40^{\circ}C$ 사이에 위치한 호수는 일회혼합이라는 일반적 경향과는 크게 다르다. 시뮬레이션한 유속 분포를 검토한 결과 여름 장마기간동안 상류에서 유입되는 물은 수온에 의한 밀도 차이로 인하여 호수 중층으로 유입되는 것이 확인되었다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제28권6호
• /
• pp.866-881
• /
• 2012

Han River is a complex water system consisting of many lakes. The water quality of Lake Paldang is significantly affected by incoming flows, which are the South and North branches of the Han River, and the Kyungan Stream. In order to manage the water quality of the Lake Paldang, we should consider the entire water body where the incoming flows are included. The objectives of this study are to develop an integrated river and lake modeling system for Han River system using a multidimensional dynamic model and evaluate the model's performance against field measurement data. The integrated model was calibrated and verified using field measurement data obtained in 2007 and 2008. The model showed satisfactory performance in predicting temporal variations of water level, flow rate and temperature. The Root Mean Square Error (RMSE) for water temperature simulation were $0.88{\sim}2.13^{\circ}C$ (calibration period) and $1.05{\sim}2.00^{\circ}C$ (verification period) respectively. And Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) for water temperature simulation were 1089~0.98 (calibration period) and 0.90~0.98 (verification period). Utilizing the validated model, we analyzed the spatial and temporal distributions of temperature within Han River system. The variations of temperature along the river reaches and vertical thermal profiles for each lakes were effectively simulated with developed model. The suggested modeling system can be effectively used for integrated water quality management of water system consisting of many rivers and lakes.

• 융합정보논문지
• /
• 제9권8호
• /
• pp.155-163
• /
• 2019

수평원형관에서 나노입자인 산화알미늄과 기본유체인 물의 혼합인 나노유체에 대한 층류 혼합대류열전달현상을 유한체적법의 수치적 방법으로 규명하였다. 나노유체에 대하여 2상 혼합모델을 적용하였으며, 나노입자의 물성은 온도와 체적농도의 함수를 사용하였다. 수치해석에 적용한 모든 모델의 타당성 검증을 위하여 Kim등의 실험결과와 비교하였으며 좋은 결과를 얻었다. 벽면을 일정한 열유속으로 가열하므로 나노유체는 벽면부근에서 형성된 부력에 의하여 2차유동이 생성된다. Richardson수와 나노입자의 농도가 증가할수록 강한 2차유동이 형성되어 열전달을 향상시키게 된다. 또한 Richardson수와 나노입자의 농도가 증가하면 대류열전달계수와 전단응력도 증가한다. 이런 연구들은 열교환기의 성능향상을 위하여 나노유체를 적용하는데 기본자료로 활용이 가능하다. 이번 연구를 기반으로 향후 2중관형열교환기등 다양한 열교환기에 적용할 예정이다.

• 환경영향평가
• /
• 제32권6호
• /
• pp.473-487
• /
• 2023

1970~1980년대 준공된 우리나라의 다목적댐 저수지에는 발전방류를 위한 고정식 취수구가 심층에 설치되어 있어 일부 댐 하류에서는 냉수 방류에 의한 농작물 냉해, 안개 일수 증가 등의 문제점이 제기된 바 있다. 본 연구에서는 고정식 취수구를 통해 심층 취수가 이루어지고 있는 합천호를 대상으로 취수 수심이 저수지의 수온 성층 구조와 방류 수온에 미치는 영향을 분석하였다. 3차원 수리수질모형인 AEM3D를 이용하여 합천호의 연직 수온 분포를 재현하고 계절별 수온성층 구조를 분석하였으며, 수문 조건에 따른 수온성층 변화를 비교 분석하기 위하여 풍수해와 갈수해를 대상으로 모델링 하였다. 또한 취수심 변경 시나리오를 적용함으로써 취수 수심이 수온성층 구조에 미치는 영향을 분석하였다. 모의 결과 심층 취수를 표층 취수로 변경할 경우 수온약층의 형성 위치가 풍수해 6.5 m, 갈수해 6.8 m 감소하여 더 얕은 수심에 형성될 것으로 분석되었다. 또한 수체 안정도 지수인 Schmidt Stability Index (SSI)와 Buoyancy frequency (N²)가 증가하여 수온성층 강도가 증가하는 것으로 나타났다. 표층 취수시 연평균 방류수온이 풍수해 3.5℃, 갈수해 5.0℃ 증가하여 하류하천의 영향은 감소하나, 호내의 저수온층 수체적과 수온성층 강도가 증가하므로 추후 수질관리를 위해 취수심을 댐 운영의 주요인자로 고려해야 할 것으로 판단된다.