• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.49 no.6
• /
• pp.449-456
• /
• 2021

In this paper, we present a strategy to extend solution capability of an existing low Mach number preconditioned compressible solver to incompressible flows with a little modification. To this end, the energy equation that is of the same form of the total energy equation of compressible flows is used. The energy equation is obtained by a linear combination of the thermal energy equation, the continuity equation and the mechanical energy equation. Subsequently, a modified artificial compressibility method in conjunction with a time marching technique is applied to these incompressible governing equations for steady flow solutions. It is found that the Roe average of the common governing equations is equally valid for both the compressible and incompressible flow conditions. The extension of an existing compressible solver to incompressible flows does not affect the original compressible flow analysis. Validity for incompressible flow analysis of the extended solver is examined for various inviscid, laminar and turbulent flows.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
• /
• v.45 no.1
• /
• pp.52.3-52.3
• /
• 2020

천문학적 유체는 강하게 자화되어 있는 경우가 많은데, 이러한 강한 자기장을 얻는 한 방법이 난류에 의한 자기장의 증폭이다. 플라즈마 효과나 기타의 이유로 약한 씨앗 자기장이 유체에 생길 경우, 난류는 이 씨앗 자기장을 매우 효과적으로 증폭시킬 수가 있다. 이 과정을 난류 다이너모라 하는데, 난류 다이너모는 주로 비압축성 난류 구동력을 사용하여 연구해 오고 있다. 비압축성 구동력을 사용할 때의 난류 다이너모 과정은 비교적 잘 규명되어 있다. 기존의 연구 결과에 의하면, 자기장의 세기는 지수 함수적 성장을 거친 후 선형적 성장 단계를 겪는다. 이후, 자기장의 에너지 밀도가 난류의 에너지 밀도와 비슷해지면 자기장은 더 이상 성장하지 못하고 포화 상태에 접어든다. 결론적으로 난류는 자기장이 동력학적으로 중요한 수준까지 증폭을 시킬 수 있다. 압축성 난류 구동력을 사용한 난류 다이너모 연구도 일부 존재하는데, 기존의 연구 결과에 의하면 다이너모 효과가 비압축성 구동력의 경우보다 비효율적이다. 본 연구에서는 압축성 구동력을 사용하여 난류 다이너모를 체계적으로 연구하였다. 특히 압축성 구동력과 비압축성 구동력이 난류 다이너모 효과에 어떤 차이를 주는지 체계적으로 비교하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.21 no.5
• /
• pp.71-79
• /
• 2017

A numerical analysis of the liquid-gas two-phase flows has been conducted. The incompressible equations of the two-phase flows were solved by the artificial compressibility method with the CLSVOF interface capturing method. To analyze the grid dependency of CLSVOF, a numerical analysis of Zalesak's disk and three-dimensional liquid deformation problem were carried out, and the reconstruction of deformation was investigated. The Rayleigh-Taylor instability was numerically analyzed by applying the equations of incompressible two-phase flow, and the surface instability was observed.

• Journal of Navigation and Port Research
• /
• v.36 no.3
• /
• pp.181-187
• /
• 2012

Highly plastic clays in their normally consolidated states are not always linear but are concave downwards. Thus their compression index deceases with the increase of consolidation pressure. The $e-{\log}{\sigma}_{\upsilon}{\prime}$ curves of plastic or non-plastic silty clays are not linear but are convex upwards. In this paper, consolidation tests were conducted with several undisturbed field soils of Korea south coast and their $e-{\log}{\sigma}_{\upsilon}{\prime}$ plots are not always linear. In case of using Butterfield's method(liquid limit 50~100%), ${\ln}{\upsilon}-{\ln}{\sigma}_{\upsilon}{\prime}$ plots are linear. But some undisturbed samples which have void ratio over 2.24, liquid limit over 100% and plasticity index over 60% are not linear. In results of consolidation tests with remolded samples which contain silt(fly ash) contents of 90% has compression index increasing with the increase in consolidation pressure.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
• /
• v.40 no.4
• /
• pp.261-269
• /
• 2021

Without any validation of the incompressible assumption, most of previous studies on cavitation flow and its noise have utilized numerical methods based on the incompressible Reynolds Average Navier-Stokes (RANS) equations because of advantage of its efficiency. In this study, to investigate the effects of the flow compressibility on the Tip Vortex Cavitation (TVC) flow and noise, both the incompressible and compressible simulations are performed to simulate the TVC flow, and the Ffowcs Williams and Hawkings (FW-H) integral equation is utilized to predict the TVC noise. The DARPA Suboff submarine body with an underwater propeller of a skew angle of 17 degree is targeted to account for the effects of upstream disturbance. The computation domain is set to be same as the test-section of the large cavitation tunnel in Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering to compare the prediction results with the measured ones. To predict the TVC accurately, the Delayed Detached Eddy Simulation (DDES) technique is used in combination with the adaptive grid techniques. The acoustic spectrum obtained using the compressible flow solver shows closer agreement with the measured one.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.4 no.1
• /
• pp.126-139
• /
• 1995

저속의 압축성 유동장에서의 원형 실린더 주위의 유동 및 열전달특성을 해석하였다. 비압축성 유동장에서의 실린더 주위의 유동 및 열전달현상에 대하여는 실험과 수치해석을 포함한 광범위한 연구가 진행되어 왔으며 매우 잘 알려져 있다. 실린더 벽면과 주위 유동장의 온도차가 큰 경우, 밀도의 변화가 커지므로 유동장은 압축성 유체가 되나 지배 방정식의 복잡함과 적절한 수치해석 방법의 부족으로 실린더 주위의 유동장을 압축성유체로 해석한 경우는 매우 드물다. 현재 압축성유동 해석에 널리 사용되는 time marching algorithm은 저속의 유동장 해석시 지배방정식에 나타나는 eigenvalue들의 괴리에 의하여 수렴속도가 현저히 떨어지게 된다. 본 연구에서는 이와 같은 난점을 극복할 수 있는 time-derivative preconditioning 방법을 사용하여 온도차가 큰 유동장에서의 강제 및 혼합대류에 대한 계산을 수행하였고 이들의 열전달특성을 비교하였다. 강제대류의 경우 실린더 벽면 온도의 증가에 따른 밀도 감소의 영향은 유동장의 Re수를 감소시켜 확산의 영향을 증가시키면서, 혼합대류의 경우 부력의 영향은 가열되는 유동장의 범위와 재순환 영역을 강제대류에 비해 현저히 감소시킨다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.36 no.10
• /
• pp.939-946
• /
• 2008

Euler codes or Navier-Stokes codes for compressible flows suffer severe degradation in convergence as Mach number approaches zero. The convergence problem arose from the wide disparity in characteristic speeds can be solved using preconditioning methods without large modifications. In this paper, a preconditioned RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes) solver is developed for analysis of low Mach number flows. In order to validate the method, computational examples are chosen and the results are compared with the experimental data and the existing computed results showing a good accuracy and convergence characteristics for steady inviscid, laminar and turbulent flows at low Mach number.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 2008.03b
• /
• pp.614-617
• /
• 2008

An unstructured hybrid mesh flow solver has been developed for the simulations of three dimensional steady and unsteady incompressible flow fields. The incompressible Navier-Stokes equations with an artificial compressibility method were discretized by using a node-based finite-volume method. For the unsteady time-accurate computation, a dual-time stepping method was adopted to satisfy a divergence free flow field at each physical time step. The one equation Spalart-Allmaras turbulence model has been adopted to solve the high-Reynolds number flow fields. This method has been applied to calculate the steady flow fields around submarine configurations and unsteady flow fields around a 3-D infinite cylinder.

• Economic and Environmental Geology
• /
• v.41 no.6
• /
• pp.731-746
• /
• 2008

Most multiphase flow simulators following fractional flow approach assume incompressibility of fluid and matrix or consider only two phase flow (water and air, water and NAPL). However, in this study, mathematical governing equations were developed for fully compressible three-phase flow using fractional flow based approach. Also, fully compressible multiphase flow simulator (CMPS) considering compressibilities of matrix and fluid was developed using the mathematical governing equations. In order to verify CMPS, the CMPS were compared with analytical solution and the existing multiphase flow simulator, MPS, which had been developed for simulating incompressible multiphase flow (Suk and Yeh 2007; Suk and Yeh 2008). According to the results, solutions of CMPS and MPS and analytical solutions are well matched each other. Thus, it is found that CMPS has the capability of simulating compressible three phase flow phenomena assuming compressibilities of fluids and matrix.

• Journal of the KSME
• /
• v.29 no.4
• /
• pp.376-384
• /
• 1989

압축성 유동은 유동의 속도(Mach 수)에 따라, 아음속에서 초음속으로 바뀜에 따라 지배 방정 식의 형태가 바뀜은 물론이고 천음속에서는 아음속과 초음속이 공존하므로 지배방정식 자체도 두 가지 형태가 공존하는 어려움이 앞선다. 또한 압축성 유동장에서는 비압축성 유동장에서는 없는 충격파를 전후하여 유동변수들의 큰 불연속이 존재하게 되고, 이러한 불연속선을 유한한 크기의 계산격차를 사용하여 정확하게 해석한다는 것이 그렇게 쉬운 일이 아니다. 또한 저속의 비압 축성 유동에 비하여 일반적으로 보다 많은 독립변수들을 동시에 다루어야 하므로 대형컴 퓨터 용량과 빠른 계산속도를 요구하게 되며 국내에서는 2∼3년 전까지만 하더라도 실질적인 연구가 매우 어려운 실정이었다. 따라서 본 글에서는 최근 들어 대학실험실에 고성능 퍼스널 컴퓨터의 도입과 더불어 활발하게 진행되고 있는 압축성 유동의 수치해석 연구에 대하여 그 동 안의 국내연구 결과들을 모아 분류, 정리해 보고 앞으로의 연구에 대하여 간단히 언급해 보고자 한다.