• Title/Summary/Keyword: 와도 방정식

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Vorticity Based Analysis of the Viscous Flow around an Impulsively Started Cylinder (와도를 기저로 한 초기 순간 출발하는 실린더 주위의 점성유동해석)

  • Kwang-Soo Kim;Jung-Chun Suh
    • Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.35 no.4
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    • pp.1-10
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    • 1998
  • This paper presents a vorticity-based numerical method for analyzing an incompressible Newtonian viscous flow around an impulsively started cylinder. The Navier-Stockes equations have a natural Helmholtz decomposition. The vorticity transport equation and the pressure equation are derived from this decoupled form. The associated boundary conditions are dynamic for the vorticity and pressure variables representing the coupling relation between them and the force balance on the wall. The various numerical treatments for solving the governing equations are introduced. According to Wu et al.(1994), the boundary conditions are decoupled, keeping the dynamic relation between vorticity and pressure. The vorticity transport equation is formulated by FVM and TVD(Total Variation Diminishing) scheme is used for the convection term. An integral approach similar to the panel method is used to obtain the velocity field for a given vorticity field and the pressure field, instead of the conventional differential approaches. In the numerical process, the structured grid is generated. The results are compared to existing numerical and analytic results for the validity of the present method.

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- Numerical Solutions for the Flow past a Cylinder- (원주주위를 지나는 흐름에 관한 수치해석)

  • 조용식;윤태훈
    • Water for future
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    • v.31 no.4
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    • pp.291-297
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    • 1998
  • The two dimensional time dependent flow past a circular cylinder is analyzed numerically. In the analysis, equations of conservation of mass and momentum are transformed to equations of stream function-vorticity and vorticity transport, and nondimensionalized by nondimensional parameters representing flow characteristics, The resulting stream function-vorticity equation and vorticity transport equation are solved by successive over relaxation scheme and alternating direct implicit scheme. Numerical experiments are performed for the flow in the range of Reynolds number 125 to 275. The time dependent streamlines, vorticities, pressure on cylinder surface, separation angle, and drag and lift coefficients are calculated, and the method for estimation of pressure on cylinder surface and the outer boundary limit are developed.

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Numerical Simulation of Viscoelastic Fluid Flow Through 4:1 Axi-symmetric Contraction Using Type-dependent Difference Method (형식에 따른 차분법을 이용한 축대칭 4:1 수축을 지나는 점탄성유동의 수치모사)

  • 유정열
    • The Korean Journal of Rheology
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    • v.7 no.2
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    • pp.110-119
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    • 1995
  • 본 연구에서는 Upper Convected Maxwll 유체 및 Leonov-like-Giesekus 유체모형 을 이용하여 축대칭 4:1수축을 지나는 점탄서유체의 유동을 수치해석하였다. 이러한 점탄성 유체의 대한 지배방정식이 타원형-쌍곡선형으로 형식변화되므로 이를 적절히 고려할수 있 는 형태의 와도방정식을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 와도방정식의 수치해석에서는 형 식에 따른 차분법을 도입하였다. 두 유체모형에 대해서 Weissenberg수를 증가시키면서 탄 성의 효과가 모서리와류의 크기, 응력의 분포 지배방정식의 형식변화에 미치는 영향을 살펴 보았다. 수치해석결과 탄성의 효과가 증가할수록 모서리와류가 커지며, 평면유동의 경우보다 훨씬 큰 모서리와류가 관찰되어 기존의 실험결과와 잘 일치하는 것을 볼수 있었다. 또한 수 치해석 결과로부터 와도방정식의 형식변화를 확인할수 있었다.

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Numerical Solutions for the Flow past a Cylinder (원주주위를 지나는 흐름에 관한 수치해석)

  • 조용식;윤태훈
    • Water for future
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    • v.21 no.3
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    • pp.291-291
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    • 1988
  • The two dimensional time dependent flow past a circular cylinder is analyzed numerically. In the analysis, equations of conservation of mass and momentum are transformed to equations of stream function-vorticity and vorticity transport, and nondimensionalized by nondimensional parameters representing flow characteristics, The resulting stream function-vorticity equstion and vorticity transport equation are solved by successive over relaxation scheme and alternating direct implicit scheme. Numerical experments are performed for the flow in the range of Reynolds number 125 to 275. The time dependent streamlines, vorticities, pressure on cylinder surface, separation angle, and drag and lift coefficients are calculated, and the method for estimation of pressure on cylinder surface and the outer boundary limit are developed.

4층 준지균 모델에 관한 연구

  • Lee, U-Jin;Lee, Cheon-U;Seong, Hak-Jung
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 1984.07a
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    • pp.77-85
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    • 1984
  • 와도 방정식과 오메가 방정식을 이용한 4층 경압 수치 모델을 설계하였다. 이 때 헬렘홀쯔(Helmholtz)미분 방정식을 수치 계산 하기 위해 블럭-사이클릭-리덕션 (Block-Cyclic-Reduction)방법을 적용하였고, 완화법(relaxation method)과 비교할 때 상기 방법이 해의 정확도, 안정도, 시간절약의 종합적 측면에서 보다 우수함이 판명 되었다. 모델의 신뢰성 여부를 평가하기 위해서, 가상적 초기자료를 모델에 입력하여 와도 이류, 온도 이류 효과를 살펴 보았고, 필립스(Phillips,1956)의 대기대순환 실험과 유사한 방식으로 경압대기의 발달에 따른 에너지 변환 과정을 살펴 보았다.

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Comparison of Turbulence Models in Homogeneous Channel Flows (등밀도 수로흐름에서 의 난류모형 비교)

  • 이종찬;최병호
    • 한국해양학회지
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    • v.30 no.1
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    • pp.13-26
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    • 1995
  • In this paper three turbulence models including two-equation model by Blumberg and Mellor (1987), one-equation model with mixing length formula of Blackadar's (1962), and zero-equation model of Prandtl's (1925) were compared in homogeneous, unstratified channel flows. Steady flows which a steep-sided trapezoidal trench with uniform discharge, tidal flow and steady wind-driven flow in finite channels are considered in detail. Steady flows in a trench and tidal flows in a finite channel were reproduced fairly accurately and there was virtually no difference among results of three turbulence models. However, In case of steady wind-driven flow only two-equation model reproduced the important features of experimental data. the other two models underestimated the surface velocity. In tidal and wind-driven flows with negligibly small adjective and diffusive effects, the two-equation model gives rise to parabolic profile of eddy viscosity with maximum at the mid0depth, and the one and zero equation model based on Blackadar formula linear profile with maximum at the surface.

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Analysis of Generating Mechanism of Secondary Currents in Open-Channel Flows by Reynolds Stress Model (레이놀즈응력모형을 이용한 개수로 흐름에서의 이차흐름 생성 메커니즘 분석)

  • Choi, Sung-Uk;Kang, Hyeongsik
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2004.05b
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    • pp.381-385
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    • 2004
  • 본 인구에서는 레이놀즈응력모형을 이용하여 직사각형 개수로 흐름을 수치모의 하고 이차흐름의 생성 메커니즘을 제시하였다. 수치모의 결과 자유수면과 측벽의 접합부 근처에서 inner secondary flow가 발생하였다. 이는 최근 Grega 등(1995)과 Hsu 등(2000)에 의해 밝혀진 새로운 이차흐름이다. 또한 측벽에서의 전단력 분포를 계산한 결과 inner secondary flow에 의하여 수면 근처에서의 전단력 값이 증가하는 것으로 나타났다. 계산된 결과를 이용하여 와도 방정식에서 각 항의 크기를 비교하여 이차 흐름의 생성 메커니즘을 살펴보았다. 그 결과 벽 및 측벽 경계 부근에서는 난류의 비등방성에 의한 와도 생성항에 의해 이차 흐름이 생성되고, 경계와 멀리 떨어진 영역에서는 레이놀즈응력에 의한 와도 생성항이 이차흐름을 생성시키는데 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다.

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Numerical Computation of Vertex Behind a Bluff Body in the Flow between Parallel Plates (평행평판 내의 지주에 의한 와동 유동에 관한 수치해석)

  • 김동성;유영환
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.16 no.6
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    • pp.1163-1170
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    • 1992
  • A computer program was developed to analyze the two-dimensional unsteady incompressible viscous flow behind a rectangular bluff body between two parallel plates. The Peaceman-Rachford alternating direction implicit numerical method and Wachspress parameter were adopted to solve the governing equations in vorticity-transport and stream function formulation. The steady state flow and the vortex flow behind a rectangular bluff body in a chemical were investigated for Reynolds numbers of 200 and 500. The vortex shedding was generated by a physical pertubation numerically imposed at the center of the flow field for a short time. It was observed that the perturbed flow became periodic after a transient period.

Numerical simulation of turbulent flow with Hydrodynamic Pressure Model in trench channel (트렌치 수로에서 동수압을 고려한 난류흐름해석)

  • Jang, Won-Jae;Lee, Seung-Oh;Cho, Yong-Sik
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2007.05a
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    • pp.1268-1271
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    • 2007
  • 트렌치 수로에서 동수압을 고려한 자유수면 흐름을 해석하고 난류 모형의 적용성을 제시하였다. 본 연구에 사용된 지배방정식으로 비정상 상태의 비압축성 유체에 대한 연속방정식과 비점성 Navier-Stokes 방정식을 사용하였다. 난류완결문제를 해결하기 위해서 $\kappa-\varepsilon$방정식을 사용하여서 난류 와점성을 구할 수 있다. 자유수면과 동수압을 고려하기 위하여 3단계로 나누어서 해석하였다. 제 1단계에서는 운동량방정식을 연직방향에 대해 음해적으로 차분하였다. 제2단계에서는 유속과 동수압 보정항으로 이루어진 식을 연속방정식에 대입하여 타원형 방정식인 동수압-포와송 방정식을 해석하여 얻어지는 유속은 질량보존법칙을 만족하게 된다. 마지막으로 자유수면과 최종유속을 보정 및 계산하였다. 본 연구에서 제시한 수치모형을 검증하기 위해서, 트렌치 수로에서 난류의 흐름에 변화를 고려하기 위해 수치모의를 하였다. 전반적으로 수치모의에 의한 결과와 실험 자료가 일치하는 경향을 보였다.

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Free Vibration Analysis of Fixed Ended Parabolic Arches (양단고정(兩端固定) 포물선(抛物線)아치의 자유진동(自由振動) 해석(解析))

  • Joon, Sun Man;Park, Kwang Kyu;Lee, Byoung Koo;Hwang, Hack Joo
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.5 no.3
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    • pp.31-38
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    • 1985
  • The governing differential equations and the boundary conditions for the free vibration of fixed-ended uniform parabolic arch are derived on the basis of the equilibrium equations and the D'Alembert principle. The effect of rotary inertia as well as extensional and flexural deformations is considered in the governing differential equations. A trial elgenvalue method is used for determining the natural frequencies. The Runge-Kutta method is used in this method to perform the integration of the differential equations. The detailed studies are made of the lowest three vibration frequencies for the span length equal to 10m. The effect of the rotary inertia is analyzed and it's numerical data are presented in table. And as the numerical results the frequency versus the rise of arch and the radius of gyration are presented in figures.

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