The turbulent flow characteristics of impinging jet have been investigated by the hot wire anemometry with a movable impinging wall. Turbulences were generated by the meshed jet as well as the typical round jet and their characteristics were compared, of mean velocity profiles, turbulent intensities. Reynolds stresses, similarities and their centerline flow behaviors. The meshed jet tends to make shear layer wider than the normal one in the initial region and the velocity profiles of the normal jet is rather contractive being compared with those of the meshed one near the wall. The effect of meshed exit appears only within 4D at the begining of jets and the cascading process of the meshed one marches more rapidly than that of the normal jet. The wall effects appear in the downstream of about 0.85 H to the impinging wall for every case of wall positions in both nozzles.
본 연구에서는 계단형 벽면조건을 없게 하기 위해서 비직교 좌표계(non-orth- ogonal coordinate system)를 사용하여 수치해석하였다. 비직교 좌표계를 이용한 수 치해석의 예는 Thompson등이 Laplace방정식 혹은 Poisson방정식을 해석함으로써 비직 교 격자망을 구성한 바 있고, Fahgri와 Asako는 대수적 비직교 좌표변환으로 유한차분 방정식을 유도하여 비정규경계면을 갖는 관로에서의 유동특성을 해석하였으며 이재헌 과 이상렬은 Fahgri와 Asako의 방법을 비정규경계면을 갖는 밀폐공간내에서의 자연대 류의 수치해석에 적용한 바 있다. 본 해석에서도 Fahgri와 Asako의 변환법으로 유한 차분방정식을 유도하였는데, 이 방법을 사용할 경우 확대관의 경사벽면을 계단형으로 만들지 않고 유한차분방정식을 유도할 수 있어서 계단형 벽면으로 인한 해의 오차를 제거할 수 있다. Fig.2는 본 해석에서 사용한 비직교 격자망을 나타낸다.
보를 월류하는 흐름에 대하여 하류 수심이 보의 높이보다 낮고, 보 월류 후 수심의 공액수심보다 작거나 크고 같은 경우를 각각 자유도수와 수중도수라고 한다. 수중도수가 발생하는 경우 하류 수심이 보의 경사면을 따라 흐르는 하강류를 덮게 되며 유속을 감쇄시키기 때문에 최대 유속은 자유도수에 비해 매우 작게 발생한다. 그러나 수중도수는 자유도수에 비해 에너지 감쇄 효율이 낮기 때문에 도수구간의 거리가 증가하게 된다. 따라서 인명피해를 발생시키는 도수구간 재순환영역의 길이를 검토하는 것이나 보 하류 바닥보호공 길이 설계를 위해 수중도수에서의 흐름에 대하여 검토하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 k-ω SST 난류모형을 이용하여 보 월류 후 발생하는 수중도수를 수치모의하고 평균흐름과 난류량의 종방향 변화에 대하여 검토하였다. 기존 실험수로에 k-ω SST 난류모형을 사용하여 모형의 적용성을 검토하였다. 다양한 하류 수심을 설정하여 평균흐름과 난류량에 대한 침수도의 영향 및 자유도수 계산결과와 벽면 제트 결과를 함께 비교하였다. 검토 결과 수중도수는 평균흐름과 난류량의 변화율이 자유도수보다 작고 벽면 제트보다는 큰 것을 확인하였다. 또한 침수도가 증가되면서 평균흐름과 난류량의 변화율이 작아지는 것을 확인하였다. 이것은 침수도의 변화에 따른 역압력경사의 차이에 의한 것으로 판단된다.
서리이끼속(Racomitrium Brid.)은 고깔바위이끼과(Grimmiaceae)에 속하며 전 세계에 약 80여종이 알려져 있다. 이 중 한국산 서리이끼속은 18종이 보고되어 있으며, 그 중 6종은 1900년대 초반 한반도에서 최초 발견되어 신종으로 보고되었다. 서리이끼속 이끼류는 주로 양지바른 바위나 사질토양 등에 서식하고, 건조에 강한 것으로 알려져 있다. 원예·조경 분야에서 실내 벽면 및 옥상 녹화용 자원식물로 서리이끼속은 주로 늦은서리이끼(Racomitrium japonicum)와 모래이끼(Racomitrium canescens)가 활용되고 있다. 국내에서도 자원식물로써 선태류에 대한 관심이 증대함에 따라 자생 선태류에 대한 형태적 특징과 함께 생육환경에 대한 정보 제공 요구 또한 증가하고 있다. 이에, 본 연구는 자원식물로 활용이 가능한 한반도산 서리이끼속의 형태·생태적 특징을 파악하고자 하였으며, 기준표본 원산지가 한반도인 서리이끼속 6종을 우선하여 서식 환경 특징을 파악하고자 한다.
본 연구에서는 2-방정식 난류모형인 ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모형을 이용하여 2차원적으로 발달하는 하층 밀도류를 모의하기 위한 수치모형을 제시하였다. 타원형 편미분 방정식으로 흐름에 대한 지배방정식을 구성하였으며, 수치기법으로는 유한체적법을 사용하였다. 연구를 통해 개발된 수치모형을 기존의 실험결과와 비교하여 적용성을 검토하였다. 불연속 유입조건 밀도류의 시간별 진행에서 흐름의 불안정에 의한 와(渦)의 발생을 확인하였으며, 진행중인 불연속 유입 밀도류의 진행단계 변화와 선단부 속도의 관계를 살펴보았다. 또한, 무거운 유체 위로 이동하던 주변수체가 벽면을 접하면서 발생된 단파가 밀도류의 진행에 미치는 영향을 수직구조를 통해 살펴보았다. 한편, 개발된 모형을 이용한 수치모의에서 선단부의 진행 속도가 실험보다 느리게 모의되었다. 이는 3차원 현상인 난류의 불안정성을 모의하는 2차원 모형의 한계인 것으로 판단된다.
수평관내 증기분무류의 응축열전달에 관하여 실험을 행하고 상당 Reynolds수를 근거로한 열전달효과와의 비교에서 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 관내 응축증기 분무류일 경우의 벽면전단응력의 식은 다음과 같이 쓸 수 있다. root($\tau$하(0)/$\tau$하(0v))=1+1.46X 하(tt) 상(0.20). 2. 분무류의 응축열전달효과가 상당 Reynolds수에 의한 값보다 대체로 낮게 나타난 이유는 관내 반경 및 길이방향의 불균일한 액막형성에 의한 Reynolds수 측정값의 차이 때문이다. 3. 분무류의 응축열전달효과에 의한 N sub(u)의 값은 다음과 같다. N 하(u)=1.08$\times$[{$\rho$ 하(l) d/$\mu$ 하(l)}/{$\delta$+(2.5/P 하(rl)) ln(y 하(i)/$\delta$)}]$\times${$\tau$ 하(0)/ $\rho$ 하(l)} 상(1/2)
본 연구는 용기형 벽면녹화에서 유기질비료의 비율에 따른 노랑조팝나무의 생육을 실험적으로 평가함으로써, 빗물활용을 위한 적합한 식재지반 조성과 벽면녹화 수종으로서 관목류의 활용성을 높이고자 하며, 그 결과는 다음과 같다. 1. 6월 무강수 실험기간 동안 용기형 벽면녹화 식재지반 내 토양수분함량을 중량단위로 측정한 결과, $A_1L_1$ > $A_2L_1$ > $A_4L_1$ > $A_8L_1$ > $A_1L_0$ 순으로, 유기질비료의 비율이 높을수록 완만하게 감소하였다. 2. 유기질비료 배합비율에 따른 노랑조팝나무의 생육은 대조구인 $A_1L_0$과 비교해 볼 때, 실험구별 생육 차이는 확연하지 않았으나 $A_2L_1$이 전체 처리구 중 가장 양호한 생육상태를 보였다. 3. 생존율은 대조구인 $A_1L_0$에서 모든 식물이 고사한 반면, 유기질비료 비율이 높을수록 생존율은 향상되었다. 이러한 실험적 결과를 통해, 빗물활용 용기형 벽면녹화에서 유기질비료는 노랑조팝나무의 생육보다는 생존을 향상시키는 것으로 나타나, 빗물만으로 물공급이 이루어지는 벽면녹화에 건조기를 대비할 수 있는 녹화방안이라 본다. 또한 이와 더불어 식재지반 내 토양수분함량을 높이기 위한 토양개량제나 빗물저류시스템의 연계가 고려된다면 노랑조팝나무는 용기형 벽면녹화에 활용가능성이 높은 관목이라 판단된다.
본 연구에서는 도로터널 화재해석에 적용하는 화재성장곡선을 적용하여 도로터널 화재시 열기류의 전파특성과 터널벽면에 미치는 열적특성을 수치 해석적으로 고찰하였다. 최대화재강도는 20, 100 MW로 하였으며, 터널내 풍속은 2.5 m/s로 유지하는 경우와 열부력에 의한 풍속으로 하는 경우에 대해서 터널연장 및 경사도에 따른 연기의 전파특성을 분석하고 열기류가 벽체에 미치는 영향을 평가하기 위해서 벽체표면온도와 벽체표면 열전달계수를 분석하였다. 터널내 열기류는 풍속을 2.5 m/s로 하는 경우에 벽체의 냉각효과에 의해서 일정거리 이후에는 급격하게 하강하여 하류까지 동일한 양상으로 흐르는 특성을 보이고 있으며, 벽체표면의 최대온도는 화재강도가 100 MW일 경우에 최대 $615^{\circ}C$까지 상승하고 있으며, 표면온도가 $380^{\circ}C$를 초과하는 면적은 아주 작은 것으로 나타나고 있다. 벽체의 표면열전달계수는 화재강도 및 터널내 풍속에 따라서 변하며 약 $13{\sim}23W/m^{\circ}C$의 범위에 있는 것으로 나타났다.
내부에 정방형, 외부에 원형인 두 정온동심수평관으로 이루어진 폐쇄공간에서 열부력으로 야기된 대류열전달 현상을 연구하였다. 주어진 비정규적 형상에서의 층류 정상 Boussinesq 유동을 해 석하기 위하여, 지구중력방향에 대하여 가능한 두 개의 대칭형 위치에 관하여, Galerkin 유한요 소법을 사용하였다. 이론의 결과를 확증하기 위하여 실험적으로도 온도측정과 유선의 가시화를 수행하였다. 정방형내관의 직각인 선단은 국소 및 총체열전달에 있어서 소극적인 역할을 하지만, 이들로 인한 경계층 유동의 박리는 발생하지 아니함을 보였다. 이 내관의 상부 수평면상에서는 유동속도와 온도구배가 낮기는 하나 확연한 대칭형의 열상승류(Plume)가 가능하였다. 내관의 벽면들이 지구중력방향에 관하여 .+-.45.deg.의 각을 이룰 경우 과류의 중심부가, Rayleigh수가 6.5*$10^{4}$보다 작을 때는 4개, 이보다 클때는 2개가 폐쇄공간 안에서 발생하였다.
회전열파이크는 전기모터, 고온가스터빈 등의 냉각에 이용함으로써 성능개선을 얻을 수 있다는 점에서 지난 20년 동안 많은 연구가 이루어져왔다. 그동안 내부벽면형상개발은 Taper를 설치하거나, 계단식 단면변화 또는 Impeller설치와 같은 기술들이 연구되었다. 본 연구는 회전 열파이프 용기내벽에 Coil Insert를 설치하여 응축액막 유동효과에 대한 가시화실험 및 열전달 성능실험을 통하여 그 특성을 검토하였고 아래와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 1) Pool 영역에서는 Coil Insert에 의한 축방향 펌프효과가 매우 크며, 그 효과는 나선각이 클수록 크게 나타난다. 2) Coil Insert는 Pool에서 환상류로 천이를 촉진시키며, 나선각이 클수록 그 효과가 크게 나타난다. 3) Coil insert 열파이프의 열저항에 미치는 효과는 크지 않은 것으로 보인다. 4) Coil Insert에 의해 Dry-out한계의 증가가 예상되지만, 실험장치의 열부하한계에 의해 확인할 수 없었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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