• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
• /
• pp.506-511
• /
• 2001

This paper presents how redevelopment of the boundary layer in a backward-facing step flow is affected by boundary conditions imposed on velocity at the inlet, top and exit of the flow. A two-dimensional, laminar, incompressible flow over a backward-facing step with an open top boundary has been computed by using numerical methods of second-order time and spatial accuracy and a fractional-step method that guarantees a divergence-free velocity field at all time. The inlet velocity profile above the step is of Blasius type. Along the top boundary, shear-tree and Dirichlet conditions on the streamwise velocity were considered and at the exit fully-developed and convective boundary conditions were examined. (The vertical velocity at all boundaries were assumed to be zero explicitly or implicitly.) From the computed flow fields, the reattachment on the bottom side of shear layer separated from the tip of the step and succeeding redevelopment of the boundary layer were investigated.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
• /
• pp.105-105
• /
• 2019

보나 여수로와 같은 수공구조물의 주변에서 발생하는 흐름 거동은 구조물 모서리에서 발생하는 흐름분리(flow separation)와 이에 따른 전단층(shear layer)과 재순환(recirculation) 흐름 영역의 발달 그리고 분리된 흐름의 재부착(reattachment)이 특징이다. 공학적으로 난류의 해석에 있어서 이러한 흐름 거동들을 정확하게 예측하는 것은 수공구조물 설계에 있어서 중요하다. 이 연구에서는 흐름 분리와 재순환 영역의 발달 그리고 흐름 재부착을 포함하는 후방계단(backward-facing step) 흐름을 155,000의 레이놀즈수 조건에서 하이브리드 RANS/LES 모델을 적용하여 해석결과를 평가한다. 하이브리드 모델로는 벽에 인접한 격자의 해상도에 상대적으로 민감하지 않은 SST(shear-stress transport) 난류 모델을 이용하는 DES(detached-eddy simulation) 기법을 적용하였다. 계단 높이가 h인 계산영역은 흐름방향 길이가 34h, 높이는 계단 상류와 하류에서 각각 1h와 2h 그리고 폭은 $2{\pi}$이다. 계단은 상류단으로부터 10h 하류부 지점에 위치한다. 경계조건으로 상부와 하부 벽면에 대해서는 비활조건을 적용한다. 상류부 수로에서 완전 발달한 흐름을 재현하기 위해서 유입경계조건은 유입부 하류 $2{\pi}h$ 지점에서 계산된 유속과 난류량을 매핑(mapping)기법을 이용하여 반복적으로 적용한다. 총 3.1백만개와 7.3백만개의 셀로 계산영역을 구현한 두 개의 계산격자 그리고 약 3.1백만개의 셀을 이용했지만 벽면 근처에서의 격자 구성을 다른 방식으로 설정한 두 가지 격자를 이용하여 격자 해상도가 DES 수치해석 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 수치해석결과는 본 연구에서 상류단 조건으로 적용한 매핑기법이 대상 수로에서 완전 발달한 흐름을 잘 재현함을 보여주며, 합리적인 DES 해석 결과를 얻기 위해서는 벽에 수직한 방향으로 적절한 격자의 해상도와 분포가 필요함을 보여준다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제31권5호
• /
• pp.479-486
• /
• 2011

의료영상을 기반으로 한 경동맥 분기부 혈류유동장 전산유체역학 해석의 수행에 있어 입구부 경계 조건 도출을 위한 환자 특정 시간 변동 상세 유속 분포를 얻는 것은 일반적으로 쉽지 않다. 그러므로 대부분의 경우 계측된 혈류량을 바탕으로 이상적인 축대칭 완전발달 유속 분포를 적용하게 된다. 그러나 MRI로 직접 계측한 총경동맥 혈류 유속분포를 적용한 기존의 연구에서 입구부 유속분포 경계 조건이 경동맥 분기부 혈류 유동장 해석 결과에 중요한 영향을 미친다는 것을 보였으며, 특히 계측된 혈류 유속분포가 전형적인 Dean type 유동과 다른 독특한 형태를 가진다는 것을 보고하였다. 본 연구에서는 이러한 독특한 형태의 유속 분포가 경동맥 입구부 형상의 이차곡률에 의해 생성됨을 보이고, 직접 경동맥 분기부 유동장 CFD 해석의 경계 조건으로 적용하여 이의 영향을 조사하였다. 이를 통하여 충분한 길이의 실제 경동맥 입구부 형상을 적용 할 경우, 입구부 경계 조건의 영향이 의료영상으로 부터 혈관 형상을 도출하는 과정에서 불가피하게 유기되는 영상 처리 오차에 의한 영향에 비해 상대적으로 크지 않음을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제18권10호
• /
• pp.2751-2761
• /
• 1994

A numerical investigation on the three-dimensional laminar natural convection heat transfer in the periodically fully developed PCB channel has been performed. When heat generating blocks mounted on the adiabatic wall make a channel with their facing shrouding wall, the flow inside the channel becomes periodically fully developed. A single module in the periodically fully developed region is chosen for computational domain in order to save computer storage and computational time. The periodic boundary condition is applied in the anlaysis. The effects of the parameters such as the Rayleigh number, the number of the modules, and the height of channel are examined to obtain the optimum condition for the enhancement of the cooling effectiveness. The result shows that the cooling effect is improved with increasing Rayleigh number and channel height, and decreasing the number of the module. The result also indicates that increasing the height of the channel and number of the module is recommended for a limited space.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제18권4호
• /
• pp.94-101
• /
• 1994

실험 데이터는 급확대비 3:1 팽창의 시험관에서의 실험결과를 나타내고 있으며, 실험에 이용된 동작유체로써는 공기가 사용되었다. 입구관에서 레이놀즈수는 60,000으로부터 120,000까지 변하게 하였고, 스월강도는 0으로부터 16까지 변화되게 하였다. 균일한 열 플럭스 경계조건이 사용되었는데, 그 결과 관벽온도 및 체적온도는 24$^{\circ}C$로부터 71$^{\circ}C$까지에 걸쳐 나타났다. 플롯상에 국소 Nusselt수는 최대 열전달점에서 정점을 이루는 모습을 보여 주고 있다. 스월강도가 0으로부터 최대값으로 증가 되었을때, 최고 Nusselt수의 위치는 시험관에서 4로부터 1스텝 하이트로 변경되는 것이 조사되었다. 이러한 최대 Nusselt수의 상류부 이동은 완전 발달된 유동에서의 값보다 2.2배에서 8.8배나 많은 그의 크기를 증가시킨다고 할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
• /
• pp.566-570
• /
• 2012

본 연구에서는 비선형 k-$\varepsilon$ 모형을 이용하여 직사각형 개수로에서 평균흐름과 난류구조를 모의하였다. 표준 k-$\varepsilon$ 난류모형은 난류의 등방성을 가정하여 국부적 평형상태에서 계산하기 때문에 유선에 따른 레이놀즈 응력의 변형이 큰 경우나 이방성이 강한 경우 이를 계산하지 못한다. 이를 보완하기 위하여 제시된 것이 비선형 k-$\varepsilon$ 난류모형이다. 본 연구에서는 표준 k-$\varepsilon$ 모형과 비선형 k-$\varepsilon$ 모형에 의한 모의결과를 비교하였다. 난류모형을 검증하기 위하여 직사각형 개수로에 흐름을 완전 발달된 등류로 가정하여 해석하였다. 지배방정식을 해석하기 위해 Patankar와 Spalding (1972)이 제시한 SIMPLER 알고리즘을 사용하였고 유한체적법을 이용하여 이산화하고 엇갈린 격자체계를 사용하여 계산에서 발생하는 과도한 진동을 줄였다. 또한 차분기법은 Patankar (1980)가 제시한 Power-law 기법을 채택하였으며 경계조건으로 2층 벽법칙 모형과 Hossain과 Rodi (1993)의 모형을 이용하였다. 두 모형의 적용성을 검증하기 위하여 실측자료를 이용하여 비교하였고 그 결과 비선형 k-$\varepsilon$ 모형이 표준 k-$\varepsilon$ 모형에 비해 좀 더 실측지에 가깝게 모의하는 것을 볼 수 있었다.