• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
• /
• 2004.10a
• /
• pp.178-183
• /
• 2004

Thermal stratification phenomena in the liquid oxygen tank of launch vehicle is caused by heat influx from ambient and non-equilibrium heat and mass transfer in the cryogenic tank. The thermal stratification study is needed for designing vent system, tank insulation, pump inlet. In this paper by investigating buoyancy driven boundary layer flow by side wall heating, one dimensional analysis of thermal stratification is peformed. thermal gradient is described with time.

• Transactions of the KSME C: Technology and Education
• /
• v.2 no.1
• /
• pp.65-72
• /
• 2014

The purpose of this study is to design a heat insulator for reducing available energy loss in stratified thermal storage tank. Heat insulator is operated by buoyancy effect from density difference between hot and cold water without extra equipment. Analysis model using the Matlab Simulink was developed to estimate the internal temperature distribution in thermal storage tank and also used to select proper material and thickness of the heat insulator. Operational feasibility was confirmed through reduced scale experiment. As a result, heat insulator can effectively delay the formation of thermal boundary layer between hot and cold water. In reduced scale experiment, heat insulator can preserve additional 1540J of available energy. When applied to the real thermal storage tank, increase of 6% thermal storage efficiency can be expected.

• Fire Science and Engineering
• /
• v.22 no.3
• /
• pp.181-187
• /
• 2008

Numerical simulation of natural convection along a vertical wall was carried out to evaluate the computational fluid dynamics simulator, which is to be utilized for study of vertical wall fires. The computed velocity and temperature profiles were compared with measurements over the turbulent boundary layer formed along the wall of 4m high and constant temperature. It fumed out that the simulator with default parameters failed to predict the turbulent natural convection showing the boundary layer flow laminar. The grid size $\Delta$x=5mm, ${\Delta}y={\Delta}z=10mm$ and Smagorinsky constant of the large eddy simulation $C_s$=0.1 were chosen through parametric investigations. Though turbulent mixing was not enough, the velocity distribution near wall, peak velocity, and temperature profile in the turbulent boundary layer agreed well with the measurements.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.48 no.5
• /
• pp.323-334
• /
• 2020

Since boundary layer transition has a significant impact on the aero-thermodynamic performance of hypersonic flight vehicles, capability of accurate prediction of transition location is essential for design and performance analysis. In this study, γ-Re_θt model is improved to predict transition of hypersonic boundary layers and validated. A coefficient in the production term of the intermittency transport equation that affects the transition onset location is constructed and applied as a function of Mach number, wall temperature, and freestream stagnation temperature based on the similarity numerical solution of compressible boundary layer. To take into account a Mach number dependency of transition onset momentum thickness Reynolds number and transition length, additional correlation equations are determined as function of Mach number and applied to Re_θc and F_length correlations of the baseline model. The suggested model is implemented to a commercial CFD code in consideration of practical use. Analysis of hypersonic flat plate and circular cone boundary layers is carried out by using the model for validation purpose. An improvement of prediction capability with respect to variation of Mach number and unit Reynolds number is identified from the comparison with experimental data.

• The Journal of the Korea Contents Association
• /
• v.19 no.11
• /
• pp.12-21
• /
• 2019

In the era of the Fourth Industrial Revolution, drones have become a flexible device that can be integrated with new technologies. The drones were originally developed as military unmanned aircraft and are now being used in various fields. In the environment and weather observation area, the atmospheric boundary layer is near the surface where the atmosphere is the most active in the meteorological phenomenon and has a close influence on human activities. In order to carry out the study of these atmospheric boundary layers, it is necessary to observe precisely the lower atmosphere and secure the observation technology. The drones in the meteorological field can be used for meteorological observations at a relatively low maintenance cost compared to existing equipment. When used in conjunction with various sensors, the drones can be widely used in atmospheric boundary layer and local meteorological studies. In this study, the possibility of meteorological observations using drones was confirmed by conducting vertical meteorological (temperature and humidity) observation experiments equipped with a combined meteorological sensor and a radio sonde on drones owned by NIMS.

• Fire Science and Engineering
• /
• v.23 no.5
• /
• pp.133-137
• /
• 2009

The Fire Dynamics Simulator (FDS), a computational fluid dynamics model for fire simulation, was applied to propylene vertical wall fires, to confirm its accuracy in simulation of vertical wall fires. The temperature profiles at the center of the burner obtained for mass loss rates per unit area in the range of $7.0{\sim}29.29g/m^2-s$ were compared with those of experiment. Comparisons of the heat flux distributions along the vertical centerline on the wall surface were made with the measurements. It was shown that the computed temperature profiles were in good agreement with the experiment. It was also noted that the peak temperature near the wall was underpredicted, the heat flux was too high compared with the measurements, and hence improvements are required for FDS in simulation of the vertical wall fires.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.273-273
• /
• 2022

혼합층(Mixed layer)은 온도가 일정한 수심층으로, 해수표면에 작용하는 바람의 영향으로 인하여 해수가 위아래로 섞여 형성된다. 이러한 혼합층은 영양염의 순환과 산소의 공급 등과 함께 일차생산량을 결정하는 중요한 요인이 될 수 있으며 혼합층 두께의 변동은 양식 산업에 영향을 미칠 수 있다. 최근에는 기후변화로 인한 해수면 상승 및 해수온 상승 등이 지속되고 있으며, 이러한 현상은 해양생태계의 변화를 초래하여 수산업의 피해를 유발할 수 있다(강원연구원, 2017). 이에 국립수산과학원, 기상청, 국립해양조사원 등 유관기관에서는 정선해양 수온 관측 및 해수순환모델을 이용하여 혼합층의 분석을 수행하고 있으나 격자 구축 및 초기·경계장 설정의 한계가 존재하여 정밀하고 정확한 혼합층 분석에는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 비정형격자를 사용하여 격자 구축에 제약이 없는 SCHISM (Semi-implicit Cross-scale Hydroscience Integrated System Model)을 이용하여 우리나라 연안해역의 계절변화 및 기후변동성에 따른 혼합층 두께의 변화를 검토하고자 한다. 연구대상지는 서해·동해·남해를 포함한 우리나라 전체 연안 해역(위도: 32°N ~ 39°N, 경도: 124°E ~ 132°E)으로 선정하였으며, 격자크기 100 ~ 3,000 m인 삼각격자로 격자를 구축하였다. 혼합층을 분석하기 위하여 수직격자 층은 50층으로 SZ(Sigma Z coordinate system)좌표계를 사용하였다. 초기·경계장은 FES(Finite Element Solution)2014, HYCOM(Hybrid Coordinate Ocean Model) 및 대기모델 결과를 이용하여 설정하였다. 수치모형 검증을 위하여 수온관측소에서 수심별 측정한 수온 값과 SCHISM 결과 값을 비교하였고, 상대오차가 약 10% 이내로 나타나 모형의 정확도를 확인하였다. 최종적으로 해수면 상승 및 해수온 상승 시나리오를 고려하여 계절별 연안해역의 혼합층 두께의 변화 양상에 대하여 검토하였다. 향후에는 보다 정밀한 대기모델과의 혼합모형 구축 및 다양한 수심 별 관측자료를 활용한다면 실무에서 적용 가능한 혼합층 분석 및 수산업 피해 발생 지역에 대한 피해저감 대책 수립이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2015.05a
• /
• pp.82-82
• /
• 2015

해안 대수층은 해수와 담수가 공존하는 지역으로 상대적으로 밀도가 큰 해수가 대수층의 담수 아래에 쐐기형태로 존재하게 된다. 이러한 쐐기형태의 해수와 담수의 경계면은 압력경도의 평형에 의해 경계면이 유지되며, 해수면 또는 지하수위가 변동할 경우 해수-담수 경계면의 균형이 무너짐과 더불어 압력경도의 평행이 이루어질 때 까지 해수-담수 경계면의 이동이 계속 진행된다. 수위 변화의 주요 원인으로는 지구온난화 및 기후변화로 인한 지속적인 해수면 상승과 도서지역의 인구증가 및 산업화로 인한 무분별한 지하수의 사용 등에 의한 지하수위 저하 등을 꼽을 수 있다. 이와 같은 원인으로 해안 및 도서지역에서는 해안 대수층의 해수침투거리가 증가하여 지하수 이용에 큰 어려움을 겪고 있다. 이에 해안 대수층의 해수침투 범위 및 거리를 추정하기 위한 많은 연구들이 다양한 분야에서 지속해서 이루어지고 있지만, 서로 밀도가 다른 해수와 담수가 공존하는 해안 대수층 내의 수리특성을 명확히 파악하기에는 아직까지 미흡한 점들이 많다. 과거에는 Darcy의 법칙 및 Ghyben-Herzberg 식에 근거한 이론적인 연구들이 주로 이루어졌고, 근래에 현장관측이나 수리모형실험이 국내 외적으로 수행되고 있으나, 모든 영역의 지하수의 특성을 조사하는 것이 사실상 불가능하다. 이에 최근에는 컴퓨터 성능의 비약적인 발전과 더불어 다양한 수치해석방법에 의한 수치모델들이 개발되어 시뮬레이션에 적용되고 있다. 하지만 거의 대부분의 수치모델은 해안 대수층 수리특성을 투수계수에 의존하고 있을 뿐, 대수층 내부의 해수-담수에 의한 밀도류의 유동특성을 전혀 고려하지 못한 채 정수압에 근거한 해수-담수 경계면에 대해 모의하고 있는 정도이다. 따라서 본 연구에서는 해안 대수층 내부의 유동현상을 투수계수에 의존하는 방법에서 탈피하여 대수층 매체의 입경, 공극, 형상 등을 고려할 수 있을 뿐만 아니라, 염분 및 온도차에 의한 밀도류를 해석할 수 있는 강비선형 수치모델을 개발하여 해수침투 현상을 직접 모의한다. 나아가 대부분의 이전 연구들에서 간과하고 있는 해안지역의 대표적 물리력인 파랑과 조석의 영향이 해안 대수층의 해수침투에 미치는 영향, 해안 대수층의 지하수위 및 해수면의 수위차에 의한 해수침투 특성 그리고 이를 제어 할 수 있는 새로운 대응기술을 제안하는 것을 목적으로 한다.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
• /
• v.13 no.1
• /
• pp.253-264
• /
• 2018

The GPS radiosonde is designed to conduct a full synoptic sounding to balloon burst using data generated from precision meteorological sensors and the GPS satellite network. The GPS radiosonde include proven, accurate temperature, humidity and capacitance aneroid pressure sensors. The atmospheric boundary layer was intensively observed in three islands of the west sea from 18 LST on March 9, 2016 to 06 LST on March 12, 2016. We investigated the restriction of nocturnal stable layer and rather the development of the mixed layer at night. On March 9, nocturnal mixed layer was developed by buoyancy heat flux. On the other hand, on March 10, the shear production was higher especially at 21 LST when the mixed layer height was the highest during the intensive observation period. The wind shear and the surface heat flux which produce the turbulent kinetic energy played an important role to grow the mixed layer even at night.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
• /
• 1996.05b
• /
• pp.707-712
• /
• 1996

중대사고시 원자로 압력용기내 또는 원자로 공동(cavity) 내에서의 노심용융물은 주입되는 물로 인하여 물과 접촉하는 표면이 냉각되면서 피막층(crust)이 형성된다. 이러한 피막층의 형성은 노심용융물과 냉각수 사이의 열전달 현상에 영향을 미치며 중대사고 발생시 사고 진행에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 이러한 용융물의 피막층 형성의 해석모델을 수립하기 위해 전이현상과 전도와 대류를 포함하는 2차원 열전달과 상변화를 수반하는 문제를 포함하는 운동량방정식과 에너지방정식을 2차원으로 구성하였으며 에너지방정식은 엔탈피의 함수로 나타내었다. 그리고 이러한 2차원 지배방정식을 해석하기 위해 유한차분법 및 SIMPIER 알고리즘을 이용하였다. 비교대상으로는 한국원자력연구소에서 수행한 냉각수의 비등과 기체주입 효과가 고려되지 않은 실험을 대상으로 하였다. 계산결과 용융물의 피막층은 파동(wave) 형태로 형성되었으며 일정시간이 경과하면 변화가 없는 안정한 상태가 되었다. 용융물 내에서의 온도분포는 액체상태일 경우에는 하부가열면과 상변화가 일어나는 경계면부근을 제외하고는 거의 일정한 온도분포를 나타내고 있으며 용융물이 고화된 피막층에서는 급격한 온도변화를 보여주고 있다.