• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.37 no.8
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• pp.807-815
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• 2013

A numerical study on soot formation in a laminar ethylene diffusion flame at atmospheric pressure was conducted to obtain a better understanding of the effects of buoyancy on sooting flames under 0g and 1g using a gas-phase reaction mechanism and thermal and transport properties. A simple model was employed to predict soot formation, growth and oxidation with interactions between the gas phase chemistry and the soot chemistry taken into account. Results showed that the flames in 0g are much wider than that of 1g because of the thicker diffusion layer and reduction in axial velocity. The reduction in the axial velocity in 0g results in longer residence times, and resulting in greatly enhanced soot volume fraction. And, under zero-gravity, due to the lack of a buoyancy-induced instability, flame instability disappears.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.30 no.2
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• pp.143-154
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• 1997

A numerical model for solving advection-diffusion equation is presented by splitoperator method combining the Holly-Preissmann scheme with a fifth-degree interpolating polynomial for advection operator and the explicit scheme porposed by Hobson et al. for diffusion operator. To examine the developed model, the obtained numerical solutions are compared with both the analytic solution and those from the existing models for the instantaneous source (Gaussian hill) and the continuous source (advanced front) at upstream boundary with constant velocity and diffusivity condition. For the various cases having different Courant and Peclet numbers, it is shown that the present study provides stable solutions even for Courant numbers exceeding one. The result obtained by the present study also agree well with existing analytical solutions for both cases. The proposed explicit scheme somewhat releases the conventional restriction of explicit schemes for determining the time step size and provides satisfactory results for relatively large time step size.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.1B
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• pp.137-147
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• 2008

Soil Vapor Extraction (SVE) has been extensively used to remove volatile organic compounds (VOCs) from the vadoze zone. In order to investigate the removal mechanism during SVE operation, laboratory modeling experiments were carried out and tailing effect could be observed in later stage of the experiment. Tailing effect means that removal rate of contaminants gets significantly to decrease in later stage of SVE operation. Also, mathematical model simulating the tailing effect was used, which considers rate-limited diffusion in a water film during mass transfer among gas, liquid, and solid phases. Measurement data obtained through the experiment was used as input data of the numerical analyses. Sensitivity analysis was performed to examine the effect of each parameter on required time to reach final target concentration. Finally, it was found that the concentration in the soil phase decreased significantly with a liquid and gas diffusion coefficient larger, actual path length shorter, and water saturation smaller.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.28 no.1
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• pp.79-83
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• 2015

This paper presents a numerical study on the alignment of ridge-like surface structures evolving on silicon-germanium thin films under localized modulation of surface diffusivity. A situation is considered in which the surface diffusion of film material is selectively promoted such that its morphology is perturbed to periodic patterns. To simulate the growth behavior, a governing equation is formulated taking the surface chemical potential into account, and its solution is numerically sought using a finite-difference method. Results show that an initially planar surface coalesces upon the diffusivity modulation, and the surface structures can be aligned by changing the frequency of modulation condition. This research suggests a bottom-up fabrication technique that can manage the regularity of surface structures for thin film devices.

• Fire Science and Engineering
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• v.23 no.5
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• pp.90-95
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• 2009

The wind is very important factor in forest fire spread. Flame spread has a change through wind pattern change in forest fire. In order to analyze the forest fire flame spread rate, change of flame tilt depending on wind may be considering first. This is be cause the flame spread rate varies by the flame tilt changed due to transfer of heat. Especially, as wind speed grow, flame gets closer to surface, heat transfer ratio increase, virgin fuel bed reaches ignition temperature more rapidly, and flame moves faster. This study deduces, through experiment and physical figure analysis, relations on the change behavior of flame tilt due to wind. The value of flame tilt angle calculated from the equation and the experiment value showed average error angle of $3.3^{\circ}$, which is relatively smaller than results of previous studies that used other coefficient. Froude number coefficient A can be calculated in the method provided in this research for estimation of flame tilt angle of virgin fuel bed with varying thermal properties. The research finding is expected to be applied to future studies on flame spread through numerical analysis of heat transfer.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.169-169
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• 2015

유사 입자의 크기는 유사의 특성 및 그에 따른 거동 변화에 중요한 영향을 미친다. Stokes 침강 속도 모형에서 유사의 침강 속도에 가장 많은 영향을 주는 인자는 유사의 크기인 것 또한 확인된다. 유사 입자의 크기가 약 $60{\mu}m$보다 작은 유사들은 알갱이 사이의 점착력을 무시할 수 없다. 이로 인해 유사들은 응집 현상을 겪으며 입자 본래의 크기보다 크기가 큰 플럭을 형성하는 점착성 유사로 분류된다. 응집 현상이란, 흐름 내 점착성을 띠는 일차입자(Primary Particle)가 응집과 파괴를 반복하며 플럭을 형성하는 현상을 뜻한다. 입자 간의 충돌을 통해 응집이 진행되며 난류 전단으로 인해 형성된 플럭의 파괴가 발생한다. 많은 연구에서 점착성 유사의 충돌을 야기하는 가장 지배적인 원리는 난류라 알려져 있다. 이러한 응집 현상으로 인하여 플럭의 크기와 밀도는 지속적으로 변화를 겪으며 비점착성 유사와 다른 특징들을 보인다. 흐름에 존재하는 유사의 이동은 이송-확산 방정식을 통해 표현된다. 이송-확산 방정식은 시간 변화에 따른 농도의 변화를 입자의 침강과 난류 및 유사 자체의 특징에 의한 확산으로 해석한다. 침강속도로 대변되는 이송과 달리, 확산은 난류흐름 내에서 유사가 확산되는 정도를 정량화하기 위한 인자가 요구된다. 난류에 의한 유사의 확산은 유사 자체 특성에 따른 물질 확산에 비하여 매우 큰 값을 가지며, 이를 확산 계수로 개념화 한다. 확산계수는 와점성계수와 Schmidt 수(${\sigma}_c$)의 비로 정의된다. ${\sigma}_c$는 난류의 점성과 난류로 인한 부유과정에 의해 유사가 확산되는 정도를 나타낸다. 이에 따라 ${\sigma}_c$의 변화가 유사의 부유 및 침강거동에 많은 영향을 미칠 것이라 판단되나, 국내외에서 수행된 연구 동향에서는 ${\sigma}_c$를 0.5부터 1.0 사이의 상수를 적용하여 수행되었다. 이에 본 연구에서는 ${\sigma}_c$의 크기에 따라 달라지는 유사의 부유 및 침강 변화에 의한 총 부유량을 살펴보고자 한다. 유사의 점착성을 고려할 수 있는 1DV 수치 모형을 이용하여 비점착성 유사와 점착성 유사를 대상으로 수치연구를 수행하며, 유사의 크기 및 ${\sigma}_c$의 변화에 따른 총 부유량 경향을 살펴본다. 그 결과, 점착성 유사는 ${\sigma}_c$의 증가에 따라서 유사의 총 부유량이 증가하는 현상이 나타난 반면 비점착성 유사는 ${\sigma}_c$의 증가에 따라 유사의 총 부유량이 감소하는 경향이 나타났다. 그러나 크기가 아주 작은 비점착성 유사를 대상으로 수치 연구를 수행한 결과, ??에 따른 총 부유량의 경향은 유사의 점착성에서 기인하는 것이 아닌 입자의 크기로부터 야기되는 특성이라는 결론이 도출되었다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.9 no.3
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• pp.5-9
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• 2008

Because sewer is embedded in land, the pollutant permeating to underground so fast can cause contamination of soil when crack of sewer occurs. In this study, numerical modelling on dispersion of pollutant at sewer crack was performed. Based upon the study, the following conclusions were obtained. It was shown that transfer direction of pollutant was similar to the flow with topography slope of surface. It was exposed that the pollutant permeated to 8~10m depth. It is expected to offer efficiency in sewer management in the future through this research.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.44-44
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• 2011

저수지와 같은 갇혀진 수체는 상류에서 유입되는 오염물질 뿐만 아니라 성층현상에 의해서도 오염될 수 있다. 안정된 성층은 혐기성 조건을 제공하여 바닥에서의 과도한 조류성장을 유발하고 연직순환흐름을 방해한다. 갇혀진 수체에서의 연직순환은 환경적인 문제를 감소시킬 수 있도록 중요한 역할을 한다. 갇혀진 수체에서의 연직순환은 이러한 오염을 줄이는데 중요한 역할을 하는데, 연직순환을 일으키는 인자로는 빛의 입사, 바람, 물의 온도 및 열의 확산 등이 있으며, 그중에서도 가장 중요한 것은 바람의 영향이다. 그러므로 성층화된 흐름에서 바람에 의해 발생하는 연직순환에 대한 수치모형을 개발하고 적용하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 수온성층흐름에서의 순환흐름을 해석하기 위하여 유속성분을 계산하고 자유수면 변위와 온도, 염도등과 같은 스칼라양의 해석을 위해 다음과 같은 3단계의 방법을 이용하였다. 첫 번째 단계(정수압 계산단계)에서는 운동량 방정식의 경사항을 음해적으로 해석하고, 두 번째 단계(자유수면 보정단계)에서는 자유수면의 변화를 계산하고 수평방향 유속성분을 계산한다. 예측-수정자 방법(predictor-corrector step method)을 이용하여 자유수면변위와 유속을 구하였다. 마지막으로 세 번째 단계(이송-확산단계)에서는 이송-확산 방정식을 이용하여 스칼라양을 계산하였다. 본 연구에서 제시한 모형의 정확도를 검증하기 위하여 정사각형수조에서 진동하는 자유수면의 해석해와 비교하였고, 성층화된 흐름에서 발생하는 연직순환에 대하여 수치모의를 실시하였다. 그 결과, 본 연구에서 개발된 수치모형이 흐름 내부의 현상을 잘 묘사함을 알 수 있었다.

• Fire Science and Engineering
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• v.8 no.1
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• pp.9-20
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• 1994

To understand the phenomena of laminar diffusion flame along vortical walt, the numerical analysis has been performed. Keller-box method was used to solve the problem in the boundary layer. The governing equation is simplified by thin-flame approxiamtion. And energy and chemical species equations are normalized with Schvab-Zeldovich variables. A physical domain is divided the boundary layer along streamwise coordinate as the combustion region and the propagation region. And Radiation model is concerned in these region. As a result, typical phenomena have been observed. Comparison of the numerical results with experimental data shows that the present method can successfully predict phenomena of laminar diffusion flame along upright surface.

• Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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• 2010.10a
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• pp.144-147
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• 2010

방화선 구축 작업은 산불확산이 진행되고 있는 화선으로부터 확산진행방향의 연소물질을 제거하여 화염이 확산되지 않도록 하는 대표적인 간접진화 방법이다. 하지만 방화선 구축 폭에 대한 기준은 산불진화 경험을 통해 약 0.5~1.5m폭으로 작업하는 것으로 알려져 있고 열전달 수치해석 및 실험 등을 통해 아직 구명된 바 없다. 이에 본 연구에서는 소나무 낙엽층을 대상으로 풍속 0~5m/s, 경사 $0{\sim}50^{\circ}$의 조건에 대해 복사열전달 수치해석을 이용하여 방화선 구축 폭을 산정하였다. 그 결과, 복사열유속에 의한 낙엽의 발화가 발생하지 않는 거리는 각 조건별 평균화염높이에 대해서는 0.35~0.65m, 최대화염높이에 대해서는 0.75~1.05m로 산정되었다. 따라서 안전율을 고려한 적정 방화선 구축 폭은 최대화염높이를 적용한 1.05m가 적합할 것으로 판단되며 향후, 실험 및 현장사례조사를 통한 적정 방화선 구축 폭에 대한 비교분석 연구가 추가적으로 필요할 것으로 판단된다.