• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.247-247
• /
• 2022

제트류는 복잡한 흐름 중 하나로 다양한 크기의 에디가 다양한 운동량을 가지고 있다. 이러한 제트류를 구현하기 위해서는 난류 운동 에너지 등 제트류의 특성을 잘 반영하여야 한다. 제트를 구현하기 위해서는 수리학적 모델, 현장 실험 등 많은 방법이 있으며, 본 연구에서는 상대적으로 공간, 시간적 비용이 적게 드는 수치해석 방법을 사용하여 연구를 진행하였다. 대표적인 수치해석방법에는 DNS(Direct Numerical Simulation), LES(Large Eddy Simulation), RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes) 등이 있다. RANS는 시간 평균 흐름 특성만 산출하며 제트의 복잡성을 재현하는 데 한계가 있어, 본 연구는 DNS와 LES 모델을 이용하여 제트류를 구현하는 것에 초점을 맞추었다. DNS는 해당 격자에서 발생하는 모든 에디를 직접 해석 때문에 난류 모델링이 필요하지 않지만, 많은 수의 그리드가 필요하여 수치해석 시 소요시간이 긴 편이다. LES는 대규모 에디는 직접 해석하지만 일정 크기 이하의 소용돌이를 해석하기 위해서 모델이 필요하다. 따라서 서브 그리드 모델에 따라 약간 다른 결과를 보인다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 LES의 기존 서브 그리드 모델을 사용하지 않고 신경망 모델로 학습한 DNS 결과를 활용하는 방법을 제안한다. 우선 DNS와 LES 모델을 사용하여 에너지 스펙트럼을 비교하여 서브 그리드 모델이 시작하는 파수를 찾는다. 이후 특정 파수 아래의 작은 에디를 모사할 적절한 신경망 모델을 결정하여 DNS의 작은 에디를 신경망 알고리즘이 모사할 수 있도록 학습시킨다. 이후 기존 서브 그리드 모델을 사용하지 않고 학습된 신경망 알고리즘을 사용한 LES 모델이 모사한 제트류와 실제 DNS 모델을 사용한 제트류를 비교 및 평가한다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 1998.10a
• /
• pp.167-171
• /
• 1998

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.34 no.12
• /
• pp.59-66
• /
• 2006

To understand the role of helical geometry on the regression rate enhancement, two competing underlying mechanisms such as turbulence enhancement and swirling motion production were studied by numerical calculations. Experimental results showed that the enhancement of heat transfer rate has the very close relation to the increase in regression rate even though the percentage of increase in heat transfer rate is different from that in regression rate. This discrepancy is presumably due to the change of turbulent flow feature caused by so-called "blowing mass flux" from the fuel surface. In this regard, the results of RANS calculation show that the blowing velocity is responsible for the reduction of the swirl generation and the increase in the turbulent kinetic energy. And the dominancy of one of the mechanisms causes the increase in the regression rate. Meanwhile, the increase in turbulent kinetic energy due to the mixing of blowing flow and free stream flow does not contribute for the enhancement of the heat transfer rate to the surface because the blowing flow pushes boundary layer away from the solid surface.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.20 no.4
• /
• pp.338-345
• /
• 2011

The swirl flow applied for high efficiency and reduction of emission such as NOx, CO in a gas turbine engine makes recirculation zone by shear layer in the combustion chamber. This recirculation zone influences a decreasing flame temperature and flame length by burned gas recirculation. Also it is able to suppress from instability in lean-premixed flame. In this study, it was found that the swirl flow field was characterized as function of swirl number using PIV measurement in dump combustor. As increasing swirl number, a change of flow field was presented and recirculation zone was shifted in the nozzle exit direction. Also turbulent intensity and turbulent length scale in combustor were decreased in combustion. It has shown reduction of eddies scale with swirl number increasing.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.2 no.1
• /
• pp.54-67
• /
• 1993

Two turbulent reaction models of the premixed CC1$_4$/CH$_4$/air mixture are successfully incorporated in a 3-dimensional computer program and is applied for Dow Chemical incinerator equipped with two main off-center burners. The first reaction model is fast chemistry model(model 1), in which chemical reaction is governed by the turbulent mixing itself. And the second one is nonequilibrium model(model 2), where the effect of the chemical kinetics due to the presence of CC1$_4$is considered by the incorporation of the burning velocity data of CC1$_4$. The second model not only shows the flame inhibition trend due to the presence CC1$_4$compound, but also predicts qualitatively the vortical stratification of the CC1$_4$concentration appeared experimentally at the kiln exit. Other comparisions of two models are made in detail.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.15 no.4
• /
• pp.57-64
• /
• 2011

It has been suggested that turbulent effect should be considered for the study of highly unstable detonation of hydrocarbon fuels, as in the case of pulse detonation engine (PDE). A series of numerical study are carried out to understand the characteristics of the highly unstable detonation by considering viscosity, turbulence model and turbulence-combustion interaction model. Through studies of the different levels of modeling, it is understood that the viscosity and turbulence have negligible effects on low frequency characteristics, but tend to enhance the high frequency characteristics. It is also considered that the turbulence-chemistry interaction model should be taken the influence of the activation energy into account for detonation studies.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.10 no.3
• /
• pp.223-232
• /
• 2001

To study the stabilization characteristics of diffusion flame formed in the wake of a cylindrical bluff body with fuel injection, the flame stability limits, length and temperature of recirculation zone of flame, turbulence intensity distribution near the recirculation zone of flame were measured and analyzed. The length of recirculation zone is independent on main fuel injection quantity, but it is dependent on fuel injection angles, air stream velocity, and auxiliary fuel injection into recirculation zone. For diffusion flame, in general, the flame stabilization is deteriorated with increase of he length of recirculation zone, but if the turbulence generator is installed, the flame stabilization is improved with increase of the length of recirculation zone. The temperature of recirculation zone is dependent on fuel injection angles, auxiliary fuel injection into recirculation zone, turbulence generators, and it dependent on fuel injection angles, auxiliary fuel injection into recirculation zone, turbulence generators, and it has a maximum value at the condition of each theoretical mixture. In general, the more temperature of recirculation zone is low, the more flame is stable. But when the turbulence generator is installed, the more temperature of recirculation zone is low, the more flame is unstable. The turbulence intensity in the wake of bluff body is increased with increase of diameter or blockage ratio of grid. The more turbulence intensity is increased by installation of turbulence generator, the more flame is unstable. Finally, It is clear that the stabilization characteristics of diffuser flame can be controlled by some parameters such as fuel injection angles, auxiliary fuel injection into recirculation zone, turbulence generators.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
• /
• v.31 no.5
• /
• pp.19-26
• /
• 2011

복잡지형에서의 풍력단지 CFD 모델링을 통한 시뮬레이션 결과가 이 논문에 주어졌다. 이 연구를 위하여 작은 산(오름)들로 둘러싸인 제주도 성산 풍력단지가 선택되었고, 두 개의 주풍향에 대하여 ANSYS CFX로 시뮬레이션 하였다. 격자생성을 위하여 실제 지형데이터가 사용되었고, 풍력발전기와 복잡지형으로부터 발생하는 후류효과를 예측하기 위하여 SST 난류모델 및 액추에이터 디스크 모델이 적용되었다. 그 결과, 성산 풍력단지 주변에 있는 작은 산 및 풍력발전기에서 발생하는 후류의 영향은 3~7 km 계속된다고 예측되었다. 또한 그 후류는 풍속 및 난류강도에 상당한 영향을 미치고 있다고 예측되었다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 1994.11a
• /
• pp.122-131
• /
• 1994

본 연구에서는 저소음 팬 개발을 위해 검증 실험 대체로 전산유체역학을 응용하고 PT 제작기간 단축을 위한 방법을 제시하고자 한다. 팬 내부의 유동장 해석을 통하여 실제의 설계과정 중에 응용하기 위한 가능성을 알아본 결과, 해석으로부터 여러 대상 팬의 상대평가가 유용하다는 결론을 얻게 되었다. 이 때 효율의 상대평가는 팬 익면의 정압상승 검토를 통하여, 그리고 소음의 평가는 난류에너지 k의 분포를 통하여 비교할 수 있음을 알수 있었다. 또한 실제의 PT제작방법에 있어서도 기존에 비해 제작 기간과 비용면에서 유리한 SLA를 이용한 부분합성법을 시도하여, 기존에 사용했던 NC가공을 통한 PT제작 방법에 제작기간 및 비용을 50%이상 절감/감축할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2018.05a
• /
• pp.141-141
• /
• 2018

자연하천에 존재하는 식생은 동식물에게 주거지를 제공할 뿐만 아니라 영양염류 흡착 및 정화작용을 통해 수질을 개선시키는 역할을 한다. 이러한 식생하천에 오염물질이 유입될 경우 식생에 의한 흐름 교란 작용으로 인해 오염물의 확산거동에 큰 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 식생하천에서의 오염물질 혼합특성을 분석하기 위해 식생모형 실험을 수행하였고, Fischer et al (1979)이 제시한 이론식을 실험결과에 적용하여 종분산계수를 산정하고자 한다. 본 연구에서는 자연하천을 재현하기 위해 실험수로에 수중식생 모형을 설치한 후 ADV-Vectrino유속계를 이용하여 유속을 측정하였으며 실험을 통해 식생흐름에서의 유속분포 자료를 취득하고 이를 바탕으로 종분산계수를 산정하였다. 먼저 수중 식생흐름에서 연직유속분포를 측정한 결과, 식생이 존재하는 바닥근처에서는 유속이 느리다가 비식생 구간으로 가면서 유속이 증가하는 분포를 나타낸다. 또한 이 설치된 테스트 구간에 밀도와 유량변화에 따른 케이스를 적용하여 비교 및 분석을 한 결과 식생 밀도를 고정시키고 유량을 증가 시켰을 때 식생구간과 식생이 없는 구간에서의 유속도 증가하는 경향을 보였으며, 유량을 고정시키고 식생의 밀도를 순차적으로 높였을 경우 식생구간에서의 유속이 점차적으로 줄어드는 경향을 보였다. 다음으로 분산계수를 결정하는 방법에는 농도자료를 이용하는 방법과 유속자료를 이용하는 방법이 있는데 본 연구에서는 유속자료를 Fischer et al. (1979)의 이론식에 적용하여 분산계수를 산정하는 방법을 적용하였다. Fischer et al. (1979)가 제시한 식에서 먼저 전단 유속 값을 산정하기 위해 벽법칙 (Karman, 1930), 레이놀즈 전단응력 그리고, 난류운동에너지 (Graf, 1998) 방법을 사용한 후 복잡한 난류 흐름에 적용하기 가장 적합하다는 난류운동에너지 방법을 적용하여 전단 응력이 가장 크게 나온 식생모델 끝단에서의 값을 사용하였다. 그 결과, 수중 식생이 존재하는 흐름에서 무차원화 시킨 종분산계수는 6.89-9.78로 나타났다, 이는 Elder (1959)의 수심 적분을 통해 제시한 종분산계수 값 5.93보다 크다. 즉, 수중 식생이 존재할 경우 종분산계수는 식생이 존재 하지 않을 때 보다 증가하는 것으로 보여 진다.