• 한국수자원학회논문집
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• 제56권spc1호
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• pp.1059-1069
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• 2023

댐붕괴흐름은 댐이 갑자기 붕괴하여 제어가 어려운 상태의 고속흐름이 방출되는 현상이다. 이 연구에서는 3차원의 댐붕괴흐름을 모의하기 위해 OpenFOAM을 사용하여 층류 및 난류 모델을 적용하고 그 결과를 비교하였다. 난류 모의를 위해 레이놀즈 평균 나비에-스토크스 (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 모델, 구체적으로 k-ε 모델을 사용하였다. 수리모형실험과 함께 수정된 다층 블록 장애물 시나리오를 대상으로 두 가지 모델을 평가하였다. 두 모델 모두 댐붕괴흐름을 효과적으로 재현하였으며, 난류 모델은 흐름의 변동성을 감소시키는 역할을 보여줬다. 그러나 난류 모델에서의 과도한 에너지소산은 수위를 과소 평가하게 하는 것으로 나타났다. 수치기법 및 격자 해상도를 개선하여 적용한 결과 흐름재현성이 향상되었는데 이는 특히 구조물 근처의 난류흐름에서 두드러졌다. 모델 안정성의 경우 난류모델의 사용여부보다는 수치기법 및 격자 해상도의 개선에 더 크게 영향을 받았다. k-ε 모델에 내재된 시간평균처리의 특성은 불연속성과 불안정성이 두드러진 댐붕괴흐름을 재현하는 데 한계가 있음을 나타냈다. RANS 모델을 포함한 난류모의는 방대한 계산자원이 필요하지만, 층류 모델과 비교하여 성능 향상이 제한적이었다. 댐붕괴흐름을 정확히 재현하기 위해 LES (Large Eddy Simulation) 및 DNS (Direct Numerical Simulation)과 같은 고급 난류 모델의 사용이 권장되며, 이를 위해서는 미세한 공간 및 시간 스케일의 구성이 필수적이다. 이 연구를 통해 댐붕괴흐름을 모의할 때 기본적으로 사용할 수 있는 주요 접근법과 적용가능성을 측정하였으며, 구조물 근처에서 난류흐름에 대한 정확한 표현의 중요성을 강조할 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.28-40
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• 2002

지면효과를 받는 2차원 날개 주위의 난류유동을 비압축성 RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes) 방정식과 유한차분법(Finite Difference Method)을 이용하여 해석하였다. 높은 레이놀즈수에 효과적인 Baldwin-Lomax 난류모델을 사용하였다. 본 연구의 목적은 지면효과를 받는 2차원 날개단면에서의 각기 다른 두 바닥 경계조건(이동지면, 고정지면)에 따른 유동의 특성을 파악하는 것이다. Clark-Y(t/C 11.7%)날개단면의 계산 결과와 발표된 계산결과 및 실험 값과의 비교를 통해 본 수치해석 프로그램의 정확성을 검증하였다. NACA4412 날개단면에 대해 지면과의 높이변화에 대해서 두 바닥 경계조건에 대해서 유동해석을 수행하였다 계산결과에 의하면 이동지면과 고정지면에 대해서 양력과 모멘트는 별 차이가 없으나 항력은 고정지면의 경우가 이동지면의 경우보다 다소 작았다. 따라서 풍동시험에서 고정지면의 결과는 이동지면에 비해 상대적으로 저항이 낮게 평가될 가능성이 있다고 본다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.206-216
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• 2017

교란운동에너지(TKE)와 레이놀즈 응력의 수직성분($-{\bar{u^{\prime}w^{\prime}}}$)에 대한 한 주기 파장 안에서의 시간변화를 관측자료를 사용하여 분석하였다. 관측자료는 동해에서 온대성저기압이 발달하였던 2017년 1월 14일부터 18일까지 동해안 후정해변에서 측정한 파랑자료를 사용하였다. 이 기간 동안 관측된 모든 파랑자료들 중에서 비슷한 형태를 갖는 수백 개의 규칙파들을 구분하였으며 이 자료를 토대로 Ensemble Average 기법을 사용하여 이 기간 파랑특성을 대표하는 세 개의 평균파를 계산하였다. 그리고 이 평균파를 기준으로 각 파의 요동을 측정하여 한 주기 동안의 교란운동에너지와 레이놀즈 응력을 계산하였다. 이렇게 계산된 자료들을 분석한 결과 교란운동에너지는 파랑의 평균유속과 비슷한 분포를 나타내었으나(즉 유속이 최대값을 나타낼 때 교란운동에너지도 최대값을 나타내었다), $-{\bar{u^{\prime}w^{\prime}}}$는 파랑의 수평유속 방향이 전환되는 '방향전환점'에서 가파르게 증가하는 경향을 나타내었다. 이러한 $-{\bar{u^{\prime}w^{\prime}}}$의 독특한 분포는 Nielsen(1992)에 의해 제안된 난류 convection 현상을 뒷받침하는 발견으로 퇴적물과 같은 물질들의 부유현상이 파랑의 '방향전환점(한 주기 안에서 파랑의 횡단방향 유속 부호가 바뀌는 시점)'에서 촉진될 수 있음을 보여준다. 이렇게 관측된 난류에너지 분포 특성을 CADMAS-SURF 모델을 사용하여 구현해 보았다. 그 결과 교란운동에너지의 경우 모델결과와 관측치 사이에 유사성이 발견되었으나 레이놀즈 응력($-{\bar{u^{\prime}w^{\prime}}}$)의 경우 모델이 '방향전환점'에서의 증가현상을 구현해 내지 못하였다. 이는 CADMAS-SURF와 같은 Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) 모델들이 가지는 한계점으로 RANS 모델의 경우 레이놀즈 응력과 같은 난류에너지가 평균유속의 분포에 강한 영향을 받기 때문인 것으로 판명되었다.

• Journal of Ship and Ocean Technology
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• 제3권2호
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• pp.1-16
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• 1999

The incompressible Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) equations are solved using the standard $\textsc{k}-\varepsilon$ turbulence model and a finite volume method(FVM)with an O-type grid system. The computed results for its performance test are in good agreement with the published experimental data. The present method is applied to the study on the leading edge radius of a hydrofoil section Calculated results suggest that the leading edge radius has some effects on cavitation performances of a 2-D foil. A natural leading edge radius for the NACA66 section is determined from this study.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.25-31
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• 2012

A computational study on the improvement of the pressure loss of intake system, which is located at engine manifold of the combat vehicle, has been conducted using a finite-volume-based, Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) solver. The computational result of the pressure loss through the air cleaner is in good agreement with equivalent experimental data. A parametric study was done for improving of the pressure loss of intake system over the baseline case. The effects of five primary parameters such as the height of inlet, the width of interconnection pipe, the shape of drain chamber and the diameter of filter housing were considered in this study. Consequently, this computational investigation can contribute to finding an optimal guideline for the idea of improvement in the pressure loss of intake system.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제10권3호
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• pp.307-317
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• 2018

In this study, numerical investigations of the tip clearance flow characteristics of a pumpjet propulsor based on Computational Fluid Dynamics (CFD) method have been presented. The Zwart-Gerber-Belamri (Z-G-B) cavitation model based on Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) method is employed. The structured gird is applied. The formation and development of the tip clearance flows has been investigated and presented. The structure of the tip leakage vortex has been shown. The radial distributions of different velocity components with different Span along the axial direction have been carried out to present the influence of the tip clearance flow on the main flow. In addition, the influences of the tip clearance size on the pumpjet propulsor performance, including the impact on the velocity flow fields and the cavitation characteristic, have been presented.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.334-342
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• 2005

A numerical analysis is performed using two dimensional axisymmetric RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) equations system on the transition sequence of the Integrated Rocket Ramjet and the unsteady reacting flow-field in a ramjet combustor during unstable combustion. The mode transition of an axisymmetric ramjet is numerically simulated starting from the initial condition of the boost end phase of the entire ramjet. The unsteady reacting flow-field within combustor is computed for varying injection area. In calculation results of the transition, the terminal normal shock is occurred at the downstream of diffuser throat section and no notable combustor pressure oscillation is observed after certain time of the inlet port cover open. For the case of a small injection area at the same equivalence ratio, periodic pressure oscillation in the combustor leads to the terminal shock expulsion from the inlet and hence the buzz instability occurred.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2007년도 정기총회 및 학술발표대회
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• pp.603-607
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• 2007

Recently, the frequency of unexpecting heavy rains has been increased due to abnormal climate and extreme rainfall. There was a limit to analyze one dimension or two dimension stream flow of domestic rivers that was applied simple momentum equation and fixed energy conservation. Therefore, hydrodynamics flow analysis in rivers has been needed three dimensional numerical analysis for correct stream flow interpolation. In this study, CFD model on FLOW-3D was applied to stream flow analysis, which solves three dimension RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes Equation) control equation to find out physical behavior and the effect of hydraulic structures. Numerical simulation accomplished those results was compared by using turbulence models such as $k-{\backepsilon}$, RNG $k-{\backepsilon}$ and LES. Those numerical analysis results have been illustrated to bends and junctions by the turbulence energy effects, velocity of flow distributions, water level pressure distributions and eddy flows.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 추계학술대회논문집
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• pp.77-83
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• 2009

In this study, we conducted resistance and propulsion performance test of ship composed of the Resistance Test, Propeller Open Water Test and Self Propulsion Test using the CFD(Computational Fluid Dynamics). We used commercial RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes equation) solver, as a calculating tool. The unstructured grids were used in a bow and stern of ship, having complex shape, for a convenience of generating grids, and the structured grids were adopted in a central hull and rest of hull having a relatively simple shape which is called hybrid grid method. In addition, The sliding mesh method was adopted to rotate a propeller directly in the Propeller Open Water and Self Propulsion Test. The Resistance Test and Self Propulsion Test were calculated using Volume of Fluid (VOF) model and considering a free surface. And all The three cases were applied realizable k-epsilon model as the turbulence model. The results of calculations were verified for the suitability of calculations by comparing MOERI's EFD results.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 추계학술대회논문집
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• pp.34-37
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• 2009

Deforming mesh should be used when bodies are deforming or moving relative to each other due to the presence of aerodynamic forces and moments. Also, the flow solver for such a flow problem should satisfy the geometric conservation law to ensure the accuracy of the solutions. In this paper, a RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes) solver including automatic mesh capability using TFI(Transfinite Interpolation) method and GCL is developed and applied to flows induced by oscillating wings with given frequencies. The computations are performed both on deforming meshes and on rigid meshes. The computational results are compared with experimental data, which shows a good agreement.