• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제19권2호
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• pp.27-35
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• 1995

액체 상태인 Pb-Sn 합금에 의한 이중확산유동에 대해 체비세프 콜로케이션 기법을 이용하여 수치해석하였다. 온도차에 의한 부력과 농도차에 의한 부력이 작을때에는 유동형태가 서서히 준정상상태에 이르러 아무런 진동현상을 볼 수 없다. 부력이 증가함에 따라 유동은 수직 농도 경계층을 파괴하여 플륨(Plume)형태의 유동을 생성시키고, 이는 시스템 내부로 성장한 후 소멸된다. 이러한 현상이 반복되면서 높은 주파수의 진동현상을 관찰할 수 있다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제18권2호
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• pp.144-157
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• 1993

환기중인 실험축사내에서 가축의 현열과 환기공기의 온도차에 의한 열부력(熱浮力)(thermal buoyancy)이 공기유동 및 온도분포에 미치는 영향을 구명(究明)하기 위하여 TEACH 컴퓨터프로그램($k-{\varepsilon}$ 난류모형 및 SIMPLE계열 Algorithm)을 Curvilinear Coordinates에 맞게 변형하였다. 계산한 축사내 공기유통 및 온도분포의 유의성(有意性) 검증은 Boon(1978)의 실험결과를 이용하였다. 열부력의 크기에 따른 유동의 변화를 관찰하기 위하여 유입공기의 온도를 $17^{\circ}C$와 $10^{\circ}C$ 두 수준으로 입력하였으며, 가축의 현열플릭스(flux)는 실내온도에 따라 변화하므로 유압공기의 온도가 $17^{\circ}C$일 때는 130W/$m^2$, $10^{\circ}C$일 때는 170W/$m^2$을 경계조건으로 입력하였다. 예측한 공기유동의 형태는 실험값(Boon, 1978)과 비교하여 대체로 만족할만한 결과를 얻었다. 그러나 유입공기의 온도가 $10^{\circ}C$인 경우, 예측 공기유동은 실험 유동형태와 차이가 있었다. 즉, 실험에서는 수평슬롯으로 유입된 공기가 바로 아래로 굴절되어 유동(流動)하였으나, 계산의 결과는 일정 거리로 수평방향으로 유동하다가 아래로 굴절하였다. 이런 유동의 차이는 경험적으로 열부력(熱浮力)에 민감하게 반응하지 않는 k-${\varepsilon}$ 난류(亂流)모형의 적용이 원인이 되거나 실험의 부적절한 수행이 원인이 될 수도 있다. 이 유동(流動)의 Reynolds 수(數) (Re)는 약 3,300, 수정Ar수(修正Ar數)(Corrected Archimedes Number : $Ar_c$)64로써, $Ar_c$ <30 이거나 $Ar_c$ >75이면 유입공기의 제트는 수평유동한다는 Randall & Battams(1979)의 연구결과와는 일치하였다. 그러나 공기제트의 굴절은 유동의 특성이 같다하더라도 유체의 성질, 축사의 기하학적 형태에 따라서 매우 민감하게 반응하므로 실제 실험을 통한 재검정과정을 거쳐야 할 것으로 판단된다. Fig. 9와 Fig. 10의 기하학적 형태의 지점별 예측온도와 측정온도(Boon, 1978)와의 편차는 대부분의 지점에서는 $1^{\circ}C$ 미만으로 상당히 정확하였으며, 최대의 온도차는 Fig. 10의 지점 13에서 $1.7^{\circ}C$이었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1986년도 제28회 수공학연구발표회논문초록집
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• pp.131-145
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• 1986

흐름수역에서 연직상향으로 방류되는 평면부력\ulcorner의 거동이 연속방정식, 운동량방정식 및 추적물수송식의 기본방정식에 의하여 수치적으로 해석된다. 난류확산에는 Prandtld의 혼합거리이론을 도입한 난류수송모형이 이용된다. 수치해 과정은 기본방정식을 유함수(stream function)식, 와도수송(vorticity transport)식으로 변환한 후, \ulcorner방류속도와, 방류구폭 등으로 표현되는 변수와 흐름을 지배하는 무차원 매개변수를 도입하여 무차원 형태로 표현하는 부분과 successive under-relaxation과 Gauss-Seidel반복법으로 수행하는 부분으로 이루어진다. 적절한 relaxation 계수를 선정하므로써 안정되고 수렴성이 좋은 계산이 수행된다. \ulcorner방류 속도와 가로흐름 속도의 비가 속도비(Velocity ratio)로 정의되며 속도비가 8 - 15의 범위에서 부력\ulcorner으로 인한 주변흐름수역의 속도변화 온도상승범위, 흐름상태(유선) 및 와도가 조사되었으며 \ulcorner의 경로에 대하여 속도비와 방류밀도후르드수의 영향이 또한 조사되었다. \ulcorner중심선의 속도와 온도변화, 국부밀도후르드수의 변화가 구해지며 퍼짐율(dispersion ratio), 확산비(spreading rate)가 방류밀도후르드수, 국부밀도후르드수 및 방류구로부터의 경로의 항으로 해석되었다. 또한 속도와 온도 분포에 상사(similarity)가 존재함이 밝혀졌으며 본 연구와 같은 조건의 범위에서는 Gaussian분포를 이용한 적분형해석(intergal type analysis)이 가능한 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.93-101
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• 1986

정지수역(靜止水域)에서 연직상향(鉛直上向)으로 방류(放流)되는 평면부력(平面浮力)?의 거동을 연속방정식(連續方程式), 운동량수송식(運動量輸送式) 및 추적물(追跡物) 수송식(輸送式)에 의하여 수치적(數値的)으로 해석한다. 이 해석은 유함수(流凾數)와 과수송식(過輸送式)을 도입하고 Prandtl 난류모형(亂流模型)을 이용하였다. 방류밀도(放流密度) Froude 수(數)가 4~32인인 부력(浮力)?의 발달된 흐름영역(領域)에서 구한 ?중심선의 속도(速度)와 온도변화(溫度變化), ?주변수역(周邊水域)의 온도분포(溫度分布)와 흐름양상은 기존자료와 잘 맞음을 확인할 수 있다. 적분형해석(積分型解析)에 필요한 퍼짐율과 확산비(擴散比)가 방류밀도(放流密度) Froude 수(數)와 방류구(放流口)로부터의 거리의 함수로 유도된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.247-256
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• 1986

본 연구에서는 종횡비가 0.2인 직각 밀폐용기내에서 소금물을 시험유체로 하여 양단의 온도 및 농도차가 수평방향으로 가해지는 경우(CASE 1,2) 밀폐용기내 에서의 유동현상과 열전달 특성을 온도 및 농도분포, 흐름의 가시화를 통해 실험적 으로 관찰, 조사하였다

• 태양에너지
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• 제17권2호
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• pp.13-22
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• 1997

본 연구에서는 실내로 유입되는 온기와 실내공기사이의 온도차 및 유입속도에 따라 발생되는 부력의 영향 및 실내로 유입된 온기의 혼합특성에 관한 열유동특성을 파악하였다. 혼합도의 정의로부터 임계속도($1.2{\sim}1.6m/s$)전 후로 기하학적영향에 대하여서 혼합과의 관계를 파악할 수 있었다. 그리고 축열표율과의 관계는 속도가 크고 기준온도차가 작을수록 부력의 영향을 적게 받아서 아네모스형, 베인형 모두 높은 축열효율을 나타냈다. 그리고 속도가 클 때는 베인형이 전반적으로 우수한 축열효율을 나타냈다. 따라서 유입속도에 의한 영향이 기준온도차에 의한 영향보다 지배적임을 알 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제4권1호
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• pp.126-139
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• 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.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.725-733
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• 1990

본 연구에서는 Raju등의 연구의 확장으로 일정한 온도로 유지되는 경사진 평 판에 대하여 혼합대류 전 영역에 유효한 부력계수(.xi.)로서 (1+Gr$^{2}$$_{x}$cos.gamma./ Re$^{4}$$_{x}$)$_{-1}$를 적용하여 비상사 경계층 방정식을 유도하였다. 또한 적분 형 경계조건을 가진 편미분 경계층방정식을 유한차분법으로 Keller와 Cebeci의 Box scheme을 6차로 적용하여 수치해석하였다. 부력계수가 큰 영역에서 Mucoglu등의 해 석적 연구결과는 일정한 온도와 45˚의 경사를 유지하는 평판에 대한 Ramachandran의 실험적 연구결과와 약 10%정도 벗어난다. 이에 Ramachandran의 실험적 연구를 해석 적으로 재고찰하였다.하였다.

• 설비공학논문집
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• 제27권12호
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• pp.639-644
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• 2015

This study reviews the discharge coefficient for thermal buoyancy natural ventilation through experimentation. We measure the air velocity at the outlet, which is needed to derive the discharge coefficient and to compare with the theoretical value. When a temperature difference exists between the inside and outside of the building, the measured discharge coefficient differs from the theoretical value with a maximum difference of 12%. The size and position of the openings have little effect on the discharge coefficient. For practical application, the theoretical discharge coefficient can be used with little modification.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.173-173
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• 2012

중력류는 두 유체 사이에서 물질의 종류 또는 온도차로 인한 밀도 차이에 의해 발생되는 유체의 흐름을 말하며, 자연환경에서는 저수지에서의 중층탁류, 사막에서의 모래 폭풍, 하구에서의 염수쐐기 등이 그 예이다. 여름철에 강우가 집중되는 우리나라는 홍수에 의한 범람, 침수 등이 발생할 뿐만 아니라 댐이나 하천, 호수 등에 흙탕물이 유입되어 중간층에 정체하는 중층탁류에 의한 피해가 자주 발생하고 있다. 과거에 중층탁류는 일시적인 현상에 불과하였으나 오늘날에는 인공적으로 형성된 정체성 호수나 하천에서 장기간 체류하여 생태계의 교란과 수질 악화를 초래하고 있다. 중층탁류에 의한 피해를 저감시키기 위해서는 본래 자연 상태의 하천이나 호수와 같이 온도분포가 비선형적으로 성층화 된 상태에서 탁수가 유입되어 중층탁류가 형성되는 과정과 흐름 특성을 이해하는 것이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 중력류 흐름 해석을 위한 실험 장치를 개발하였다. 실험 장치 중 수조의 제원은 1200 $700{\times}300mm$이며, 수조 상부에는 가열장치를 설치하였고, 수조 하부에는 냉각장치를 설치하였다. 이들 장치들을 가동하여 깊이에 따른 자연현상에서의 비선형적인 온도 단면을 재현한다. 수리 실험방법은 깊이 방향으로 온도에 따라 비선형적으로 성층화 된 유체 내로 경사가 있는 판을 따라 수조내의 성층화된 유체의 중간 온도 혹은 밀도를 가진 유체를 침입시킨다. 침입유체는 성층화된 유체 내에서 초기에는 중력에 의해 운동량을 갖고 경사면을 따라 일정한 속도로 흘러내려 간다. 이후 바닥으로 하강 한 후 부력에 의해 상승하여 동일한 밀도층의 위치에서 횡방향으로 전파하게 된다. 이 연구에서는 이와 같이 비선형적으로 성층화된 유체 내에서의 침입 중력류의 흐름 특성을 실험적으로 관측하고 분석한다.