• 에너지공학
• /
• 제20권3호
• /
• pp.242-251
• /
• 2011

수직 원형관 내부의 자연대류 열전달 현상이 상 하단 마개 유무 그리고 마개의 가열 및 단열조건에 따라 어떻게 변화하는지 $Ra_{Lw}$ 수 $9.26{\times}10^9\sim7.74{\times}10^{12}$의 범위에 대해 실험적으로 연구하였다. 상사성의 원리를 이용하여 열전달 실험을 대신하여 황산-황산구리 수용액의 전기도금계를 이용한 물질전달 실험을 수행하였다. 실험결과, 수직 원형관의 위와 아래가 열린 경우 자연대류 열전달은 기존의 수직평판에 대한 그것과 일치하였고 상 하단 마개의 영향 따른 열전달의 변화는 Krysa 등, Sedahmed 등과 Chung 등이 실험한 현상과 일치하였다. 구리 마개를 사용한 경우 측정된 열전달은 층류와 난류영역에서 원형관의 아래만 막혔을 때가 가장 높게 측정되었고 다음으로는 위와 아래가 모두 막힌 경우, 위만 막힌 경우 그리고 위와 아래가 모두 열린 경우의 순으로 열전달이 변화하였다. 한편, 아크릴 마개를 사용한 경우에는 그 경향은 비슷했지만 위와 아래가 모두 열린 경우가 위만 막힌 경우보다 열전달이 높았다. 구리 마개를 사용한 경우 아크릴 마개보다 열전달이 높았다. 이는 서로 다른 가열벽면에서 발생된 유동의 상호작용에 기인하였기 때문인 것으로 판단된다. 본 실험을 통하여 기존연구보다 확장한 유동영역과 기하구조에 대하여 열전달의 영향을 관찰하였고, 층류와 난류영역에 대한 자연대류 열전달 상관식을 제시하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.114-120
• /
• 2011

조류발전용 다리우스 터빈의 변형된 형태인 헬리컬 터빈의 설계 인자 변화에 따른 성능을 수치해석으로 살펴보았다. 헬리컬 터빈은 수직축 다리우스 터빈을 회전축을 중심으로 상부와 하부를 비틀리게 함으로써 다리우스 터빈의 일반적인 취약점인 초기구동불량과 진동문제를 개선하기 위해 고안된 형태이다. 본 논문에서는 헬리컬 터빈의 비틀림각(Twisting Angle)과 직경대비 높이를 변화시키며 수치해석을 수행하였고, 결과를 바탕으로 최적의 구조를 제안하였다. 3차원 비정상 난류유동해석을 위하여 FLUENT의 RANS방정식과 k-${\omega}$ SST 난류모델을, 격자계 모델링을 위하여 GAMBIT을 이용하였다. 헬리컬 터빈은 적절한 비틀림각에서 양호한 발전효율을 보장하면서 진동을 유발하는 회전력 변화의 진폭을 최소화 할 수 있음을 확인하였고, 효율의 최대가 확보되는 터빈의 최소 높이를 발견하였다.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제9권3호
• /
• pp.105-114
• /
• 1997

바람은 동해의 순환에 기여하는 중요한 외력이다. 1.5층 및 2.5층 감쇠중력 모형을 이용하여 동해의 순환을 시뮬레이션하여 대마난류의 분기, 동해안의 동한난류의 분기, 동한만 및 동해북부에서의 반시계 방향성 순환현상을 기존순환모형도와 비교하였다. 상층과 하층의 양상은 동해의 중앙부를 제외하고는 유사하였는데 극전선이 다음과 같이 서로 다른 두양상을 제시한다. 극전선의 북측의 주양상은 대부분의 계절에 발생하는 3개소의 반시계방향 와동이며 이 와동의 내측연안을 따라서 북한류와 리만한류가 흐른다. 극전선의 남측에서 상하 양층의 해류체계는 겨울과 봄의 상층순환을 제외하고는 시계방향 순환이다. 한국과 러시아 연안을 따라 류속구조는 순압적이나 동해중부는 경압적이다. 바람응력의 계절적 변화와 Ekman 수송(suction/pumping)을 시간변화를 갖는 공간적평균과 공간적변화를 갖는 시간적으로 수정된 바람응력을 부여함으로서 조사하였다. 동해의 서측과 북서측 해역의 반시계방향 와동의 형성에 있어서 바람응력 컬(curl)에 의한 국지적인 Ekman suction/pumping이 중요함을 확인하였다

• 해양환경안전학회지
• /
• 제27권7호
• /
• pp.924-942
• /
• 2021

여름철 장강 저염수의 확장은 북부 동중국해의 환경 및 식물플랑크톤 다양성과 군집구조에 영향을 미치는 주요 요인으로 알려져 있다. 2020년 하계는 장강 저염수의 방류량이 매우 높았던 시기로 환경 특성 변화에 따라 식물플랑크톤 다양성 및 군집구조에 미치는 동력을 이해하기 위해 현장관측을 수행하였다. 2020년 8월 16일~17일 이어도호 승선조사와 2020년 8월 15일~21일 이어도 해양과학기지(IORS)에서 체류조사를 실시하였다. 조사 정점들에서 CTD로 측정한 결과 조사 수역 남서쪽은 장강 저염수의 영향을 받아 염분이 낮고 엽록소 형광값이 높았으며, 대마난류의 영향을 받은 남동수역은 염분이 높고 엽록소 형광값이 낮았다. 12개 정점의 표층수 시료의 엽록소 a 농도는 미소형(20~3 ㎛) 및 소형(> 20 ㎛) 식물플랑크톤의 생체량이 우점함을 나타냈으며, 대마난류수의 영향을 받은 정점에서만 초미소 식물플랑크톤(< 3 ㎛) 생체량이 약 50%를 차지하였다. 이러한 표층수의 식물플랑크톤 크기 분포는 영양염류 공급과 관련되어 장강 저염수의 높은 질산염 공급을 받는 정점들은 소형 식물플랑크톤의 생체량 기여율이 높았다. 형태분류 결과 미소형 및 소형 식물플랑크톤은 총 45종이며, 이들 중 우점 분류군은 규조류인 Guinardia flaccida, Nitzschia spp.와 와편모조류인 Gonyaulax monacantha, Noctiluca scintillans, Gymnodinium spirale, Heterocapsa spp., Prorocentrum micans, Tripos furca 등이었다. 대마난류의 영향을 받으며 질산염 농도가 낮은 정점들은 광합성 초미소 진핵생물(PPE)의 개체수와 광합성 초미소 원핵생물(PPP)인 Synechococcus의 개체수가 높았다. 질산염/인산염 비는 대부분 정점에서 인산염 제한을 받고 있음을 나타냈다. 유세포 분석 결과 Synechococcus 개체수는 난류의 영향을 받는 빈영양 수역의 정점들에서 높은 개체수를 보였다. NGS 분석 결과 PPP 중 Synechococcus는 29개의 clades가 나타났고, 이 중 한 시료에서 한 번이라도 1% 이상의 우점율을 보인 clade는 11개로 나타났다. 표층수에선 clade II가 우점분류군이었으며 SCM 층에서 다양한 clades(I과 IV 등)가 차우점군들로 분포하였다. Prochlorococcus 속은 난류 수역에서 high light adapted 생태형이 출현하는 양상을 보였으며 북쪽 수역에선 출현하지 않았다. PPE는 총 163개의 높은 operational taxonomic units(OTUs) 다양성을 보였으며, 이 중 한 시료에서 한 번이라도 5% 이상의 우점률을 나타낸 OTU는 총 11개였다. 장강 저염수의 영향을 받는 정점의 표층수에선 Amphidinium testudo가 우점 분류군이었으며, SCM 층에서 녹조류가 최우점하였다. 대마난류의 영향을 받는 해역에서는 다양한 분류군의 착편모조류가 우점하였다. IORS에서의 관측 결과도 주변 정점들과 식물플랑크톤 생체량, 크기분포, 다양성에서 유사한 수준을 나타냈다. 이번 연구 결과는 장강 저염수의 영향에 따른 식물플랑크톤의 반응을 다양한 분야에서 확인할 수 있었다. 또한, IORS와 승선조사를 비교하여 IORS 관측이 장강 저염수의 식물플랑크톤 동적 역학 모니터링에 활용할 수 있음을 확인하였다. 향후 기후변화에 따라 나타날 동중국해 하계 환경 및 생태계의 변화에 대비하여 IORS의 효과적 이용 방안 수립이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제48권8호
• /
• pp.635-645
• /
• 2015

본 연구에서는 하도 내 수제 형 수리구조물을 설치하였을 때, 만곡수로와 수충부에서의 흐름 양상 변화를 3차원 유속 측정을 통해 확인하였다. 연구를 위해 길이 24.4m, 폭 1.5m, 하상경사 2%의 만곡수로에서 실험을 수행하였다. 실험은 단일 수제의 설치 여부에 따라 크게 두 가지 경우로 나누어 수행하였다. 유속의 측정에는 3차원 초음파 유속계(Acoustic Doppler velocimeter, ADV)를 사용하였으며 각 단면 당 약60개의 측점을 선정하여 일정한 시간 동안 측정하였다. 측정된 유속들은 시간 평균하였으며, 각 단면에서의 측정결과를 연결하여 만곡수로의 수면유속을 파악하였다. 그 결과, 수제설치로 인해 구조물 하류에 위치한 만곡부 외측에서의 유속이 현저하게 감소하였고 제방을 향했던 흐름의 방향이 내측으로 변화하였음을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제33권8호
• /
• pp.92-98
• /
• 2005

스크린은 유동저항을 일으켜 유동의 난류, 속도 및 압력 특성을 변화시킬 수 있으며, 이에 따라 유동제어 방법으로 널리 사용되어 왔다. 과거 관련 분야 연구들은 마하수가 0.3에서 0.7 사이의 유동에 제한되어 왔고, 초음속 유동에서 나타나는 충격파 구조에 대한 연구는 수행되어진 바 없다. 따라서 본 연구에서는 철선으로 엮어진 스크린 후방에서 나타나는 축대칭 초음속 제트유동장에 대한 실험적 관찰이 이루어졌다. 다양한 제트유동 팽창조건에 대하여 스크린 후방에서 연속 및 순간광원을 이용한 쉴리렌 유동가시화와 피토압력/유동소음 측정이 이루어졌다. 노즐 출구에 설치된 스크린의 다공도와 설치 기울기 변화에 따른 영향도 관찰되었으며, 얻어진 결과는 스크린이 설치되지 않은 경우와 서로 비교되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
• /
• pp.103-103
• /
• 2016

최근 기후변화에 따른 집중호우로 도시홍수의 피해가 급격히 증가하고 있다. 특히 인구가 밀집하고 교통량이 많은 대도시의 경우 동일한 호우에 대하여 녹지나 농경지 등에 비해 그 피해가 더 심각하다. 일반적으로 홍수 피해의 직접원인은 외수로 인한 피해와 내수로 인한 피해로 크게 구분할 수 있다. 외수피해는 주로 소하천 및 지천의 범람, 제방의 붕괴 등으로 발생한 것이며 내수피해는 배수로, 하수도 및 펌프장의 내수배제능력 부족이 주된 원인이다. 따라서 도시홍수를 효과적으로 방어하기 위해서는 우선적으로 내배수시설의 성능개선이 선행되어야 할 필요가 있다. 이러한 내배수 시설의 성능 개선을 위해서는 현재 기 설치되어 있는 빗물펌프장의 설계 및 내배수 효율에 대한 성능평가가 필요하다. 하지만 현재 국내 펌프설계기준에는 빗물펌프장의 설계 및 운영에 대한 구체적인 성능 평가 방법이 제시되어 있지 않은 실정이다. 만약, 펌프 흡입수조 및 흡입파이프의 형상이 적절하게 설계되지 못한다면 물이 파이프 입구로 부드럽게 흡입되지 못하고 볼텍스 및 스월이 발생하게 된다. 이러한 볼텍스 및 스월은 펌프 입구 쪽으로 물 뿐 아니라 공기를 함께 흡입시킴으로써 펌프의 효율저하, 소음, 진동을 발생시키며 펌프 파손의 원인이 될 수 있다. 따라서 펌프를 설치하기 전 펌프 설치 후에 발생되는 펌프 흡입부 주변의 흐름특성 변화 및 흐름특성이 구조물에 미치는 영향 등을 고려하기 위하여 수리모형실험이 필요한데, 수리모형실험은 많은 시간과 비용이 들어가기 때문에 이를 대체할 수 있는 방안이 요구된다. 그런 이유로 최근에는 수리모형실험 대신 수치모의를 이용하는 경우가 많다. 수치모의의 결과는 수리실험의 결과와 비교, 검증을 거쳐 신뢰성을 얻는다. 본 연구에서는, 3차원 수치모형의 다양한 난류모델을 이용하여 흡입파이프로 물이 유입될 때 흡입부 내, 외의 수심 별 유속 변화를 분석하고, 그 결과를 이용하여 FLOW 3D 모형의 검증을 수행하였다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제19권12호
• /
• pp.3329-3343
• /
• 1995

The interaction of mixed convection and surface radiation in a printed circuit board(PCB) is investigated numerically. The electronic equipment is modeled by a two-dimensional channel with three hot blocks. In order to calculate the turbulent flow characteristics, the low Reynolds number k-.epsilon. model which is proposed by Launder and Sharma is applied. The S-4 approximation is used to solve the radiative transfer equation. The effects of the Reynolds number and geometric configuration variation of PCB on the flow and heat transfer characteristics are analyzed. As the results of this study, it is found that the thermal boundary layer occured at adiabatic wall in case with thermal radiation included, and the effect of radiation is also found to be insignificant for high Reynolds numbers. It is found, as well, that the heat transfer increases as the Reynolds number and block space increase and the channel height decreases and the heat transfer of vertical channel is greater than that of horizontal channel.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제19권5호
• /
• pp.1340-1350
• /
• 1995

The effects of thermal stratification on the flow past a heated circular cylinder with various heating rates were examined in a wind tunnel. Turbulent intensities, r.m.s.values of temperature and turbulent convective heat flux distributions in the cylinder wakes with and without thermal stratification were measured by using a hot-wire and cold-wire combination probe. The phase averaging method was also used to estimate coherent contributions to the turbulent flow field in the near wake. The results show that the scalar mixing process is very different according to the mean temperature fields especially in the upper part of the wake. The coherent structure of the temperature field makes a large contribution to the time mean value like velocity components. However, the coherency of the temperature fluctuation is very different with the change of mean temperature fields, though the velocity coherent motions are quite similar in all experimental conditions.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제8권6호
• /
• pp.536-543
• /
• 1984

본 연구에서는 유동 조건을 표시하는 무차원 수로 널리 이용되고 있는 Richa- rdson수(R$_{i}$)를 변수로 하여 R$_{i}$의 변화에 따른 온도 분포, 표면 유동 속도와 확산율 등을 연구하였다. 아울러 이러한 열 구배에 의한 성층화 유동(stratifield flow)에서 R$_{i}$가 유동 특성과 어떤 상관 관계를 가지는 가를 알아보기 위하여 같 은 R$_{i}$값을 갖는 다른 조건들의 실험을 수행하였다. 비슷한 R$_{i}$값에서의 온 도 분포를 비교 분석함으로써 아직까지 정립되고 있지 않는 열오염 현상 해석에서의 지배 변수로서의 R$_{i}$의 위치를 확인하고, 부력 효과에 의한 흐름의 난류 구조가 어떻게 영향 받는가 하는 문제에도 관심을 두었다.제에도 관심을 두었다.