• 한국전산유체공학회지
• /
• 제3권1호
• /
• pp.1-10
• /
• 1998

서로 섞이지 않는 두 비압축성 유체의 유동을 해석하기 위하여 VOF 방법에 기초한 수치 기법을 개발하였다. 유체간의 계면형상의 거동은 유동장내의 유체의 점유체적비의 변화에 의해 묘사되는데 이를 지배하는 이동방정식을 풀기 위한 새로운 대류항 계산법을 고안하였다. 대류항은 유체계면의 방향에 따라 풍상법과 역풍상법의 적절한 조합을 취하여 계산하는데 여기에 대각방향의 상류효과를 포함시켜 시간에 대한 2차 정확도를 갖도록 하였다. 또한 이 방법을 유량보정수송(FCT)법과 결합시켜 해의 단조성을 보장하였다. 몇 가지 단순 문제에 대한 시험 결과 이 기법이 수치오차에 의한 계면형상의 변형과 파손을 감소시킴을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2000년도 제15회 학술강연회논문초록집
• /
• pp.20-20
• /
• 2000

2개의 경사 충격파와 하나의 수직 충격파로 초음속 유동을 압축하는 초음속 공기 흡입구의 수치적 연구를 수행하였다. 지배방정식으로는 Navier-Stokes방정식을 사용하였고 난류모델로는 SST 모델을 사용하였다. 지배방정식의 점성항 계산에는 중심차분법을 사용하였고 대류항 계산에는 풍상차분법인 Roe의 FDS기법을 MUSCL기법과 결합하여 이용하였다. 유한 체적법을 이용하여 차분된 방정식은 LU분할 기법을 이용한 완전 내재적 방법으로 2차 정확도 시간 적분으로 비정상 과정의 연구를 수행하였다. 흡입구 배압을 정해주어야 하는 어려움을 해결하기 위해 흡입구 후면에 노즐을 달고 노즐의 면적을 조절하여 배압이 형성되도록 하였다.(중략)

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 1995년도 추계 학술대회논문집
• /
• pp.225-234
• /
• 1995

터빈익렬내부의 유동해석을 위해 비압축성 점성유동해석을 이용한 수치 해석 프로그램을 개발하였다. 지배방정식으로는 2차원의 비정상 비압축성 Navier-Stokes 방정식을 일반화된 곡선좌표계로 전환하여 암시적으로(implicitly) 반복적인 시간진행방법을 이용하여 유동해석을 하였다. 지배방정식의 각항들은 시간에 대해 1차의 정확도 그리고 영역에 대해서는 2차의 정확도, 대류항에 대해서는 3차의 정확도를 가지는 Upwind기법을 적용하였다. 특히, 실험적 접근이 매우 어려운 터빈의 정익과 회전하고 있는 동익과의 상호운동을 멀티블럭기법과 데이터 interface를 통해 보다 쉽게 해석할 수 있었다. 본 연구결과는 정익만을 계산한 타 연구자의 결과와의 비교시 매우 일치하였으며 물리적인 유동을 잘 파악할 수 있었다. 난류유동 해석을 위해서 Baldwin-Lomax 모델을 적용하였다.

• 한국안전학회지
• /
• 제8권4호
• /
• pp.207-212
• /
• 1993

상변화 에너지 저장장치는 변동하는 액체-고체 상접합면과 자연대류의 존재에 기인한 비선형성 때문에 해석적으로 분석하기가 어렵다. 핀(fin) 형태의 상변화 에너지 저장장치를 준선형화 시켜 열전달을 수치적으로 해석하여 실험 데이타와 비교 검증하였다. 대칭형 수평 핀에 대하여 준선형, 비정상의 얇은 2차원적 모델을 세우고 유한체적방법(FVM)에 의해 시간의 함수로 융해된 상변화물질의 비율과 액체-고체 상접합면의 형상을 예측하였다. 유한체적방법(FVM)에 의한 결과는 실험결과와 비교적 잘 일치하였다. 벽과 융해점 사이의 온도차가 클수록 융해된 상변화물질의 비율은 증가하였으며 대류항을 포함하는 경우가 없는 경우보다 실험결과에 더 가까운 해를 얻을 수 있었다.

• 한국전산유체공학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.53-60
• /
• 2013

The boron transport model has been implemented into the CUPID code to simulate the boron transport phenomena of the PWR. The boron concentration conservation was confirmed through a simulation of a conceptual boron transport problem in which water with a constant inlet boron concentration injected into an inlet of the 2-dimensional vertical flow tube. The step wise boron transport problem showed that the numerical diffusion of the boron concentration can be reduced by the second order convection scheme. In order to assess the adaptability of the developed boron transport model to the realistic situation, the ROCOM test was simulated by using the CUPID implemented with the boron transportation.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 1997년도 춘계학술대회논문집; 경주코오롱호텔; 22-23 May 1997
• /
• pp.608-614
• /
• 1997

2차원 압축성 오일러 방정식을 지배 방정식으로 하여 음향학적 문제를 직접 수치 계산하였다. Roe의 개략적인 리만해(Approximate Riemann Solver)에 의거하여 대류항을 구성하였고 높은 정확도를 유지하기 위해 Vanleer의 MUSCL 방법을 사용하여 공간을 이산화하였다. 시간 적분으로는 2차의 Runge-Kutta 방법을 사용하였다. Resonance tube 내의 음향학적 문제 해석을 위해 최근까지 제시된 음향 경계 조건들을 비교하였고 각 경계 조건들이 갖는 물리적 의미를 고찰하였다. 이들을 통하여 압력파의 물리적인 행태를 모사하였고 실험과 비교하였다. 계산결과들을 통하여 사용된 방법은 전형적인 압축성 유동 해석 문제 뿐만 아니라 선형, 비선형의 음향학적 문제들을 적절한 경계 조건과 결합하여 해석할 수 있음을 알 수 있었고 resonance tube와 같은 공학적으로 실제적인 문제들에 대한 응용이 기대된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
• /
• pp.69-69
• /
• 2011

본 논문에서는 비정상 상태의 비압축성 유동장을 해석하기 위하여 물체맞춤격자방법이 아닌 가상경계법을 사용하였다. 가상경계법은 구조격자를 사용하여 구조물 경계면에서 Momentum Forceing을 사용하여 가상의 경계를 만들어 유동장을 해석하는 방법이다. Navier-Stoke 방정식의 수치 이산화 방법으로 Kim et al(1985)이 사용한 Fractional Step Method(FSM)을 사용하였다. 시간에 대하여 semi-implicit FSM를 사용하였고, 확산항에 대해서는 2차 정확도의 Crank-Nicolson Method를 대류항은 3차 정확도의 Runge-Kutta Method를 사용 하였다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용한 유동장 해석이 교량 단면에 대하여 수치해석이 가능한지 검토하였다. 가상경계법은 현재 많은 연구가 유선형의 구조물에 대하여 수행되어 오고 있다. 교량 단면과 같은 각 진 구조물에 대한 검토는 아직 미비한 실정이다. 가상경계법에서 다루고 있는 구조물 경계면에서의 Momentum Forcing 방법이 유선형의 구조물에 맞추어 연구가 진행되었기 때문이다. 먼저 본 연구의 프로그램을 검증하기 위하여 원형 실린더에 대하여 가상경계법을 적용한 결과 Re 수 200에서 Strouhal Number, 양력계수, 항력계수를 이전 연구 결과와 비교하였다. Williamson(1988)과 Zhang(1995)의 연구결과와 유사한 결과를 얻을 수 있다. 그리고 교량의 단면과 같은 각진 구조물(Bluff Body)에 대하여 가상경계법 적용하였다. 본 논문의 연구에서 평가 대상으로 하고 있는 2차원 교량 단면에 대하여 유동장 해석을 하였다. 본 논문에서 정량적인 유체력과 유동장에 대한 비교 및 검토가 이루어지지 못했지만 압력장과 유선의 형태가 이론적인 값을 벗어나지 않고 있는 것으로 확인 되었다. Re 수 2700에서 전산 해석을 수행하였으며, 교량 단면 주위의 압력계수와 박리현상 그리고 후류에서의 Vortex shedding 현상이 모두 적절한 분포가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 가상경계법을 이용하여 각진 구조물에 대한 주위 유동장해석에 대한 가능성을 확인하였으며, 풍동실험과의 결과비교를 통하여 가상경계법을 이용하여 교량 단면 주위의 유동장 해석 결과를 정량적으로 비교할 것이다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제16권3호
• /
• pp.527-539
• /
• 1992

본 연구에서는 터빈익렬의 입구유동면에 주어지는 끝벽 경계층유동에 의하여 익렬 내의 유동에서 발생하는 여러 와류들에 의한 2차 유동과 이와 연관된 여러가지 3차원 점성유동 현상 그리고 이에 따른 유동손실을 보다 정확히 예측하기 위한 수치해 석적 연구를 수행하였으며, 이에 필요한 수치해석적 연구를 수행하였으며, 이에 필요 한 수치해석코드를 작성하였다.유동특성에 대하여 상세한 연구결과가 보고되어 있 는 UTRC(United Technologies Research Center) 평면 터빈익렬을 연구대상으로 채택하 여 익렬 내의 3차원 유동특성을 연구하고 계산한 결과를 기존의 결과와 비교 검토하였 다. 강한 2차유동이 존재하는 경우에 발생하는 수치확산을 감소시키기 위하여 대류 항에 대하여 2차 정확도(second-order accuracy)의 선형상류도식(linear upwind sche- me)을 사용하여 일반적으로 널리 사용되는 하이브리드도식(hybrid scheme)에 의한 해 석결과와 비교하였다. 터빈익렬 내의 난류 유동은 익렬의 회전과 유선의 만곡 등에 의한 영향으로 복잡한 유동현상을 나타내지만, 터빈익렬 내의 난류유동 특성에 대한 실험결과가 아직까지는 부족하고 또한 본 연구에서는 평균유동값의 정확한 해석에 중 점을 두었으므로 표준 k-.epsilon. 모델을 사용하였다.

• 한국전산유체공학회지
• /
• 제14권4호
• /
• pp.13-22
• /
• 2009

A two-phase (gas and liquid) flow analysis solver, named CUPID, has been developed for a realistic simulation of transient two-phase flows in light water nuclear reactor components. In the CUPID solver, a two-fluid three-field model is adopted and the governing equations are solved on unstructured grids for flow analyses in complicated geometries. For the numerical solution scheme, the semi-implicit method of the RELAP5 code, which has been proved to be very stable and accurate for most practical applications of nuclear thermal hydraulics, was used with some modifications for an application to unstructured non-staggered grids. This paper is concerned with the effects of interpolation schemes on the simulation of two-phase flows. In order to stabilize a numerical solution and assure a high numerical accuracy, the second-order upwind scheme is implemented into the CUPID code in the present paper. Some numerical tests have been performed with the implemented scheme and the comparison results between the second-order and first-order upwind schemes are introduced in the present paper. The comparison results among the two interpolation schemes and either the exact solutions or the mesh convergence studies showed the reduced numerical diffusion with the second-order scheme.

• Journal of Biosystems Engineering
• /
• 제10권1호
• /
• pp.24-38
• /
• 1985

경사진 밀폐 공간에서 마주 보는 두 벽면의 온도 차로 인하여 발생되는 자연 대류 현상은 여러 공학 분야에서 볼 수 있는 중요한 열전달 현상으로서, 최근 들어 평판형 태양열 집열기를 설계하려는 사람들에게 많은 관심의 대상이 되고 있다. 평판형 태양열 집열기의 경우 덮개판으로 부터의 대류 열손실을 감소시킴으로서 집열 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 사용목적에 따라 소형 집열기를 제작할 수 있어 경제적으로 유리하게 될 것이다. 밀폐된 공간에서 최초에 정지 상태에 있는 얇은 유체층을 하부에서 가열시켜 주면 열팽창 현상이 일어나고, 이것에 의한 부력이 점도나 열전도도 등의 안정화 요인을 극복할 수 있을 정도로 커지면 System이 불안정하게 되어 자연 대류 현상이 수반되며 이 때문에 열전달율이 급격히 증가하게 된다. 이러한 현상의 지배 방정식은 연립 비선형 편미분 방정식으로 특수한 경계 조건외에는 일반적으로 해석적 해를 구하기가 어렵기 때문에 실험적 연구가 많이 실시되어 왔고 이들 결과의 대부분은 전반적인 열전달 특성치만을 구하는데 집중되어 왔다. 본 연구에서는 수치 해석법의 하나인 유한 차분법을 도입하여 이차원으로 가정한 경사진 평판형 밀폐 공간에서의 자연 대류 현상의 지배 방정식을 유한 차분화시켜, $$2.74{\times}10^3\leq_-Gr\leq_-2.0{\times}10^6$$, Pr=0.73, $$15^{\circ}\leq_-a\leq_-150^{\circ}$$, 종횡비는 1, 2, 3, 5, 9에 대하여 정상 상태에서의 해를 구하면서 수치적으로 실험하였다. 본 연구에서 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다. (1) 해석적으로 구하기 어려운 경사진 밀폐 공간에서 자연대류현상의 지배 방정식을 유한 차분법으로 해결할 수 있으며, 대류항과 확산항을 따로 고려한 유한차분법이 효과적임을 확인하였다. (2) 저온과 고온 벽면에서의 온도를 각각 균일하게 놓고 단변으로 이루어진 벽면은 완전히 절연되어 있는 경우에 대하여 수치해를 구한결과, 이전의 해석적 및 실험적 결과와 일치하였으며, 시간의 경과에 따른 온도 및 유선의 변화를 현상학적으로 관찰할 수 있었다. (3) 평균 열전달 계수에 미치는 경사각의 효과를 살펴본 결과 종횡비가 1 인 경우 경사각이 $45^{\circ}$에서, 종횡비가 2, 3, 5, 9인 경우 경사각이 $60^{\circ}$에서 각각 평균 열전달 계수 최대치가 나타났다. (4) Ra수(Rayleigh number) 가 증가될수록, 경사각에 상관없이 평균 열전달 계수도 증가되었다. 한편 Ra수 및 경사각의 변화에 따라 종횡비가 증가될수록 평균 열전달 계수는 경사각이 $90^{\circ}$인 경우를 제외하고는 감소됨을 볼 수 있었다. 경사각이 $90^{\circ}$인 경우, 평균 열전달 계수는 종횡비가 2 인 곳에서 최대치를 얻을 수 있었으며, 종횡비가 계속 증가될수록 평균 열전달 계수는 점차 감소되어짐을 볼 수 있었다.