• 한국수자원학회논문집
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• 제45권4호
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• pp.349-360
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• 2012

본 연구에서는 3차원 점성 흐름에 적용될 수 있는 비정수압 자유수면 모형을 수평방향 직교 곡선좌표계에서 개발하였다. 개발된 수치모형은 엇갈린 격자를 사용함으로써 발생되는 자유수면에서의 경계조건 종결 문제를 수면층 방정식을 도입하여 해결하였으며, 난류의 유동 해석을 위한 폐합식으로 등방성의 k-${\varepsilon}$ 난류모형을 이용하였다. 본 연구에서 운동량방정식은 이송-확산항만으로 중간단계의 유속을 예측하고, 압력 및 중력을 포함하는 생성항과 연속방정식을 결합하여 다음 시간단계의 유동장을 결정하는 계산 단계 분리법을 이용하였다. 수치모형의 적용성 평가를 위하여 폐쇄된 2차원 수조에서의 취송류, 급경사를 가지는 2차원 수로에서의 흐름, 원심력에 의한 이차류 흐름특성 분석을 위한 3차원 급변 만곡류에 대한 모의를 실시하였다. 수치모의 예측치는 수리모형 실험값과 수위, 유속, 난류특성 등에서 일치하는 양상을 보이는 것이 확인되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제1권1호
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• pp.93-101
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• 1998

연안해역에서 해수순환과 오염물질의 확산과정을 연구하기 위해 수치모형이 널리 사용되어 왔으며, 최근에는 3차원 모형의 개발과 적용이 증가하고 있다. 연안해역에서 해수유동과 확산현상을 해석할 수 있는 3차원 수치모형을 수립하여 발전소 주변해역에서 해수유동과 온배수 문제에 적용하고 현장관측자료와 비교하였다. 수치모형은 실제 연안해역에서 유속분포와 수온분포를 비교적 정확히 재현하였다. 따라서, 수립된 모형은 연안해역의 해수유동 및 확산문제를 해석하는 데 널리 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1989년도 수공학논총 제31권
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• pp.113-114
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• 1989

원자력, 화력발전소, 제철소 등의 다양한 임해 공업시설로부터 방출되는 냉각용 온배수는 연안일대 해수의 열균형을 파괴시켜 생태계의 보존 및 환경관리에 좋지 못한 영향을 야기케 된다. 이러한 영향은 해안 또는 만내의 수중온도를 전반적으로 높일뿐 아니라 가동중단시 갑자기 수온을 떨어뜨려 해양생물상에 피해를 줄수도 있다. 또한 온배수에 의하여 온도가 상승된 해수가 취수구를 통하여 재순환되어 냉각기능의 부진을 초래하게되면 발전효율 또는 기계가동율을 저하시키게 된다. 이러한 측면에서 온배수의 확산에 대한 정성, 정량적인 예측은 환경영향평가, 취.배수구 설계조건의 산정 등에 매우 중요한 문제라 하겠다. 본 연구는 정지수역으로 유입하는 3차원 정상류 표면온배수 해석모형의 개발로서 개발된 모형의 수치실험을 통하여 온배수 확산의 물리적 특성을 규명한다. 지배방정식에 나타나는 Reynolds 응력항($)과 온도유동 프럭스항($)의 해석에서 필요한 난류모델은 k-$\varepsilon$ 모형에 난류 평균자승 온도유동($) 및 그 감쇄방정식을 추가한 4-방정식 모델로서 구성하였다. 아울러 3차원 정상류 모형에서 야기되는 타원형 방정식을 포물형 방정식의 형태로 전환하여 효과적으로 해석할 수 있도록 모델의 특성을 정리하였다. 본 모델의 검증을 위하여 Lal 및 Rajaratnam(1977)의 물리적 실험값과 비교해본 결과 온배수 거동의 물리적현상이 잘 일치하였다. 또한 McGuirk 및 Rodi(1979)에 의해 개발된 2-방정식 k-$\varepsilon$ 난류모형의 해석결과에 대하여 비교분석을 실시하였다.

• 설비공학논문집
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• 제6권4호
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• pp.325-336
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• 1994

A numerical simulation of velocity and temperature fields and Nusselt number distributions is performed by using the algebraic stress model (ASM) for the velocity profiles and low Reynolds number ${\kappa}-{\varepsilon}$ model and the algebraic heat flux model(AHFM) for turbulent heat transfer in a $180^{\circ}$ bend with a constant wall heat flux. In the low Reynolds number ${\kappa}-{\varepsilon}$ model, turbulent Prandtl number is modified by considering the streamline curvature effect and the non-equilibrium effect between turbulent kinetic energy production and dissipation rate. Every heat flux term presented in the transport equation of turbulent heat flux is reduced to algebraic expressions in a way similar to algebraic stress model. Also. in the wall region, low Reynods number algebraic heat flux model(AHFM) is applied.

• 한국추진공학회지
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• 제16권1호
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• pp.55-63
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• 2012

동축제트분사기에 대한 난류유동의 특징이 비선형 $k-{\varepsilon}-f_{\mu}$ 모형[1]과 큰에디모사법에 의해서 조사되었다. 비연소조건에서 밀도가 다른 유체가 혼합될 때 레이놀즈수가 일정한 조건에서 리세스와 운동량비가 변화되었다. 비선형 $k-{\varepsilon}-f_{\mu}$ 모형은 리세스와 운동량비의 다양한 조건에서 의미있는 상관관계를 제안하였다. LES결과는 리세스에 의해서 난류유동 구조의 변화를 잘 묘사해 주었다. 리세스가 있는 경우 난류운동에너지의 발달은 리세스가 없는 경우보다 빠르게 나타났다. 또한, 혼합특성은 전단변형률의 변화가 지배적이었지만 국부적인 혼합은 리세스에 의해서 변화되었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.39-47
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• 1997

본 연구에서는 수치계산을 동하여 선체-부가물 주위의 난류유동을 해석하였다. 지배방정식으로는 Navier-Stokes방정식과 연속방정식을 사용하였으며, 선체 및 부가물의 3차원 형상을 정도 높게 표현하기 위하여 물체적합좌표계 (Body-Fitted Coordinate System)를 도입하였다. 지배방정식들은 유한체적법 (Finite Volume Method)을 이용하여 이산화 하였으며, 난류모형으로는 SGS (Sub-Grid Scale)모형을 사용하였다. 계산 대상 선형으로 실험 및 계산 자료가 많은 Wigley선형을 선택하고, $Rn=1.0{\times}10^6$인 경우에 대하여 계산을 수행하여 부가물이 선체 주위의 난류유동에 미치는 영향을 예측할 수 있음을 보였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권4호
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• pp.491-502
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• 1995

핵연료집합체 부수로 유동장에 대한 상세한 정보에 기초해 교차류를 정확히 예측하는 것은 핵연료의 성능을 해석하는데 중요한 요소이다. 본 연구에서는 저-Reynolds 수 k-$\varepsilon$ 난류모형을 채택하여 인접한 두 부수로 사이에 발생하는 교차류를 해석하였다 또한, 2차유동을 정확히 모사하기 위해서 비등방성 대수응력모형을 사용하였다. 이상의 난류 모형은 유한요소법을 통해 해석되었으며 가용한 실험자료와 비교하여 검증하였다. 그리고, 부수로 유동장에 대한 수치해석 결과를 이용하여 횡방향 합력손실계수의 상관식을 구성하였다. 상관식은 교차류를 제공하는 부수로의 축방향 속도에 대한 교차류의 속도비, 제공받는 부수로의 Reynolds 수 그리고 Pitch-to-diameter의 함수로 구성되었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.1-13
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• 2001

사항상태의 선박 주위의 점성유동 계산을 위하여 RANS 방정식에 대한 수치계산법을 개발하였다. 수치계산법은 이산화방법으로 유한체적법에 기초하여, 비점성 대류항에 대하여는 3차 정도의 flux-difference splitting 방법을 사용하고 시간 적분은 Euler 음해법을 사용하였다. 난류모형으로는 Spalart-Allmaras one-equation 모형을 사용하였다. 개발된 수치계산법을 이용하여 선수형상은 같으나 선미형상이 다른 두 VLCC 선형에 대한 조종유체력 및 유동 특성을 계산하고 이를 실험결과와 함께 비교하고 살펴보았다. 계산결과는 구속모형시험과 국부유동계측으로부터 얻은 유체력 및 유동을 잘 예측하고 있을 뿐 아니라 선미형상 차이에서 나타나는 유체력 및 유동특성의 차이도 잘 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.604-604
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• 2012

국지성 집중호우에 따른 도심지 내수 침수 피해의 주원인으로 하수관거의 설계기준을 초과하는 강우가 침수피해의 주요 원인이며, 도심화로 인해 불투수 면적이 증가함에 따라 유출되는 시간이 짧아 저지대의 피해는 불가피하다. 2010년과 2011년에 100년 이상의 강우사상이 서울시에 연이어 나타나면서 집중호우로 인한 피해지역이 유사하게 나타났으며, 광화문 거리의 연이은 침수는 현재 서울시의 하수관거의 용량과 빗물펌프장 및 저류조 시설로 구성된 기존 수방대책의 한계점을 보이고 있다. 이에 서울시는 광화문 일대의 배수능력을 향상시키기 위하여 효자배수분구 빗물배수터널을 계획하고 있다. 일본, 미국 및 유럽 등지에서는 대심도 지하수로 시설에 대한 수리실험 및 수치 연구를 바탕으로 다양한 지하방수로가 건설되어 국지성 집중 강우에 대해 적절히 대응하고 있으나, 국내의 경우에는 대심도 지하방수로 시설에 대한 연구가 미비하여 지하방수로 설계 지침 및 기술적 자료가 부족한 실정이다. 그러므로 대심도 빗물배수터널 시설에서의 흐름특성 분석에 관한 수리실험 및 수치해석 등의 구체적인 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 수리모형 실험의 물질적 및 시간적 한계를 극복하기 위하여 일반적으로 3차원 유체거동의 특성분석에 많이 사용되는 Fluent 6.3 모형을 이용하여 대심도 빗물배수터널 시설의 접선식 유입구에 대한 흐름특성을 수치모의 하였다. 접선식 유입구 및 수직갱(drop shaft)에 대한 기하 모형의 격자망은 수치해석의 안정성 확보를 위하여 그림 1과 같이 6면체 격자로 구성하였다. 맨홀 내의 다상유동을 고려하기 위하여 VOF(Volume of Fluid) Scheme을 적용하였으며, 수치해석 방법으로는 비정상류, 1st order implicit method를 사용하였다. Fluent에서의 난류 흐름을 계산하는 방법에는 난류 운동에너지와 난류 에너지 소산율 $\epsilon$의 전달 방정식을 도입한 k-$\epsilon$ 난류 모형을 채택하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제2권2호
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• pp.9-17
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• 1997

The performance of several turbulence models in computing an axisymmetric supersonic base flow is investigated. A compressible Navier-Stokes code, which incorporates k-ε, k-ω model and Reynolds stress closure with three kinds of pressure-strain correlation model, has been developed using implicit LU-SGS algorithm with second-order upwind TVD scheme. Numerical computations have been carried out for Herrin and Dutton's base flow. It is observed that the two-equation models give large backward axial velocity approaching to the base and somewhat larger variation of base pressure distribution than the Reynolds stress model. It is also found that the Reynolds stress model with third order pressure-strain model in the anisotropy tensor predicts most accurate mean flow field.