• 한국해양학회지
• /
• v.30 no.1
• /
• pp.13-26
• /
• 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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2007.05a
• /
• pp.1268-1271
• /
• 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.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.6 no.3
• /
• pp.205-215
• /
• 1994

A 3-dimensional numerical model of wind-induced flows has been established. and comparative evaluation of determination methods of vertical eddy viscosity has been performed. The model uses turbulence models to calculate vertical eddy viscosity. The examined methods arp 0-equation model of functional form, 1-equation model of turbulence kinetic energy, and two 2-equation models ($textsc{k}$-$\varepsilon$ and $textsc{k}$-ι models). The evaluation includes the verification tests against experimental data for wind-driven current On a closed one-dimensional channel and a recirculating one-dimensional channel. Comparative study of turbulence models has shown that the proper distribution of turbulence scale is parabolic and the eddy viscosity is depending strongly on mixing depth due to wind.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.138-138
• /
• 2011

식생된 개수로에서 식생의 영향을 파악하기 위해 k-$\in$ 난류 모형을 이용하여 수치모의를 하였다. 식생의 영향을 고려하기 위해 항력항을 추가한 지배방정식을 구성하였으며, 지배방정식을 해석하기 위하여 유한체적법을 사용하였다. 수치모의에서 구한 식생된 개수로의 흐름구조를 기존의 수리실험 결과와 비교하여 비교적 잘 일치함을 확인할 수 있다. 난류의 생성과 소멸을 수치모의한 결과, 부분구간 식생된 경우 식생높이 보다 낮은 구간에서는 후류에 의한 난류 생성이 지배적이며, 식생높이보다 높은 구간에서는 주로 마찰에 의한 난류 생성이 지배적임을 보였다. 기존의 연구들은 식생의 영향을 고려하여 개수로의 흐름을 연구한 예는 드물며, 현재까지 진행되어진 국내의 연구는 난류모형을 이용하여 식생된 개수로에서의 흐름 구조를 모의하였다. 따라서 난류흐름을 모의하는데 가장 보편적인 k-$\in$ 난류모형을 이용하여 식생된 개수로에서 수직방향으로의 흐름구조와 식생의 영향을 해석하는 것은 그 자체로도 의미 있는 연구이며, 앞으로의 환경수리 문제를 해결하기 위해 선행되어야 하는 연구이다. 식생된 개수로에서의 난류구조와 부유사 이동에 대한 식생의 영향을 비정상 1차원 수직모형으로 해석하였으며, 폐합문제를 위해 2-방정식인 k-$\in$ 난류모형을 사용하였다. k-$\in$ 난류모형에 식생에 의한 항력항을 더하여 지배방정식을 구성하였다. 수직방향에 대해 흐름방향 유속 u, 난류에너지 k, 그리고 난류에너지 소산율 $\in$의 분포를 구하고, 부유사에 대한 수송방정식을 풀었다. 식생된 개수로와 식생되지 않은 개수로에서의 유속분포, 난류강도, 레이놀즈 응력 분포와 난류의 생성과 소멸을 구하여 식생이 난류흐름에 미치는 영향을 분석하였다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.8 no.3
• /
• pp.256-267
• /
• 1996

In estuarine 3-dimensional numerical modeling. it is very important to calculate vertical eddy viscosity accurately. Various turbulence models employing eddy viscosity concept were applied to the steady flow in an open-channel and the tidal flow in long tidal channel and compared. The evaluations include the verification tests against experimental data sets for steady and tidal flows. The simulation results have shown that the compared models are in good agreements with experimental data of steady flow while only $textsc{k}$-$\varepsilon$ model, $textsc{k}$-ι model, and 1-equation model with well-defined mixing length profile give good agreements with experimental data of tidal flow.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
• /
• v.28 no.1
• /
• pp.19-26
• /
• 1991

The complete, fully-elliptic Reynolds-averaged Navier-Stokes equations have been solved using a two-layer model, in the $\kappa-\varepsilon$ turbulence model, for the axisymmetric body. Numerically generated boundary-fitted coordinate system and the finite analytic methods are used to solve the governing equations. Calculations are started after the middle body with given inlet conditions. The velocities and the turbulent quantities at the inlet section are specified by solving the boundary layer equations or by standard flat-plate boundary profiles. The effects of the inlet conditions on the solution are investigated.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.6 no.1
• /
• pp.40-50
• /
• 1994

For an accurate prediction of the temperature field induced by heated water discharged into a shallow crossflow, a two-dimensional near-field numerical model is developed. It is based on a 4-equation turbulence model in which the transport equations for mean of the temperature fluctuation squared and its dissipation rate are added to those of a 2-equation turbulence model which cannot give the information of the thermal time scale ratio. Vertical diffusion is also considered by including buoyancy production and turbulence heat flux terms. The developed model is applied to a steady flow in an open channel with simple geometry and the results are compared with existing experimental data and those of the already established 2-equation turbulence model. Numerical results of the model agree with the experimental data better than those of the 2-equation model. The present model also simulates quite adequately the physical characteristics of thermal discharge in the jet entrainment and stable regions.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
• /
• v.7 no.4
• /
• pp.667-680
• /
• 1995

튜브 내의 입구영역에서 난류 유동에 의한 대류와 비회복사(non-gray radiation)가 동시에 일어날 때의 열전달특성을 수치해석적으로 연구하였다. 작동유체는 이산화탄소, 수증기, 질소의 혼합가스라고 가정하였다. 지배방정식을 계산하기 위해 유한차분법이 이용되었고, 복사전달방정식을 이차편미분방정식으로 바꾸기 위해 P-1 근사법이 사용되었다. 그리고 혼합가스의 비회흡수계수(non-gray absorption coefficient)는 지수광폭밴드모형(exponential wide band model)을 이용해서 구하였다. 열전달특성에 대한 온도조건의 영향을 조사하기 위해 튜브의 축방향에 대한 평균 온도와 뉴셀트수(Nusselt number)의 변화를 몇 가지 다른 온도조건에 대해 나타내었다. 또한, 가스의 성분조성에 대한 영향을 조사하였으며, 이러한 결과에 기초해서 튜브 내에서 난류유동에 의한 대류와 비화복사가 동시에 일어날 때의 복사 뉴셀트수를 쉽게 예측할 수 있는 방법을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.89-89
• /
• 2020

본 연구에서는 GPU 가속화 기반의 Boussinesq 모형인 Celeris Advecnt에 수심 적분된 2차원 이송-확산방정식을 추가하여 인터렉티브 시스템 기반의 추적자 이동 모형을 개발하였다. Celeris Advent는 최초로 개발된 인터렉티브 시스템을 갖춘 Boussinesq 모형으로, 시뮬레이션 중에 사용자가 모형의 파라미터뿐 아니라 모델 도메인 내 수위 및 수심을 바꿀 수 있다. 이를 통해 사용자는 모의가 진행되는 도중에 모델의 안정성 및 효율성을 위해 시간 간격을 조정할 수 있을 뿐 아니라 방파제 설치 등과 같은 지형 변화를 고려하기 위해 도메인 내 격자별 수심을 조정할 수 있다. 본 연구에서는 연안에서의 추적자 이동 모의를 위해 Boussinesq 방정식과 더불어 이송-확산방정식을 풀이하는 추적자 이동 모형을 개발하였다. 추적자의 확산항의 경우 분자 자체의 확산과 더불어 쇄파에 따른 난류 확산을 고려하였다. 난류 확산계수는 슈미트 수를 1로 두어 와동점성계수와 동일하게 두었으며, 와동점성은 단순화된 형태의 쇄파모형을 고려하여 계산하였다. 쇄파모형의 고려로 인해 이송-확산방정식과 더불어 운동량 방정식에서도 쇄파에 따른 운동량 소산이 고려되었다. 마지막으로, 추적자 농도에 대한 인터렉티브 시스템을 추가하여, 모델 구동 중에도 사용자가 수심적분된 추적자 농도를 조정할 수 있도록 하였다. 기수행된 2개의 수리실험 조건과 관측값을 이용하여 벤치마크 테스트를 수행하였으며, 관측값과 대체로 일치하는 것을 확인하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
• /
• v.11 no.1
• /
• pp.1-18
• /
• 1987

Prediction performances by Einstein's equation of diffusivity, Peskin's model, Three-Equation model, Four-Equation model and Algebraic Stress Model, have been compared by analyzing twophase (air-solid) turbulent jet flow. Turbulent kinetic energy equation of dispersed phase was solved to investigate effects of turbulent kinetic energy on turbulent diffusivity. Turbulent kinetic energy dissipation rate of particles has been considered by solving turbulent kinetic energy dissipation rate equation of dispesed phase and applying it to turbulent diffusivity of dispersed phase. Results show that turbulent diffusivity of dispersed phase can be expressed by turbulent kinetic energy ratio between phases and prediction of turbulent kinetic energy was improved by considering turbulent kinetic energy dissipation rate of dispersed phase for modelling turbulent diffusivity. This investigation also show that Algebraic Stress Model is the most promising method in analyzing gas-solid two phaes turbulent flow.