• 대한기계학회논문집B
• /
• 제41권2호
• /
• pp.79-86
• /
• 2017

본 연구에서는 이중관 지중열교환기의 내부에 삽입되는 유로의 외벽에 설치된 핀 형상에 따른 유동 및 열전달 특성의 변화를 수치해석적으로 분석하였다. 해석에는 상용 CFD 소프트웨어인 Ansys Fluent를 이용하였으며, SST $k-{\omega}$ 난류 모델을 적용하였다. 지중열교환기의 성능을 높일 수 있는 핀의 형상을 찾기 위하여 핀의 각도($15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$), 높이비(0.1, 0.3, 0.5), 그리고 핀 간의 간격비(1, 3, 5)를 변화시키며 해석을 수행하였다. 그 결과 핀의 각도와 높이가 증가하면서 대부분의 핀 형상에서 외각유로의 외벽과 내벽에서 Nusselt 수가 증가하는 경향이 나타났다. 하지만 핀 각도 $15^{\circ}$, 높이 비 0.3 이하의 형상에서 핀이 설치되지 않은 경우보다 외벽의 열전달계수는 증가하며 내벽의 열전달 계수가 감소하는 결과를 관찰하였다. 또한 핀 간의 간격이 감소할 경우 외벽의 열전달계수는 큰 변화가 없으나 내벽의 열전달계수는 감소하는 경향이 나타났다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제53권6호
• /
• pp.494-502
• /
• 2016

The accurate assessment of hull-appendage interaction in the early design stage is important to control the inflow to the propeller plane, which can cause undesirable hydrodynamic effects in terms of cavitation phenomenon. This paper describes a numerical analysis for the flow around a fully appended surface ship model for which KRISO has carried out a model test in the Large Cavitation Tunnel(LCT). This numerical study was performed with the LCT model test in a complementary manner for a good reproduction of the wake distribution of surface ships. A second order accurate finite volume method provided by a commercial computational fluid dynamics(CFD) program was used to solve the governing Reynolds Averaged Navier-Stokes(RANS) equations, where the SST $k-{\omega}$ model was used for turbulence closure. The numerical results were compared to available LCT experimental data for validation. The calculations gave good predictions for the boundary layer profiles on the walls of the empty cavitation tunnel and the wake at the propeller plane of the fully appended hull model in the LCT.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제34권1호
• /
• pp.84-91
• /
• 2010

The centrifugal oil purifier is used in ships for purifying the engine lubrication oil. The momentum needed for the rotation of the cylindrical chamber is obtained by jet injections. The dust particles in the oil are separated by the centrifugal forces moving to the inner wall of the rotating cylindrical chamber body. The dust particles are eliminated when the particles are adsorbed onto the surface of the inner wall of the chamber body. The flow characteristics and the physical behaviours of particles in this centrifugal oil purifier have been investigated numerically and the filtration efficiencies have been evaluated. For the calculations, a commercial code has been used and the SST k-${\omega}$ turbulence model has been adopted. The MRF (Multiple Reference Frame) method has been introduced to consider the rotating effect of the flows. Under various variables, such as particle size, particle density and rotating speed, the filtration efficiencies have been evaluated. It has been verified that the filtration efficiency is increased with the increments of the particle size, the particle density and the rotating speed of the cylindrical chamber.

• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
• /
• 제4권2호
• /
• pp.78-85
• /
• 2018

This paper presents a study of the effects of the free surface to marine propeller including the mesh effect of the models. In the present study, we conduct the numerical simulation for propeller performance employing the openwater test. The numerical simulations compare the meshing strategies for the propeller and show the effects on both thrust and torque. OpenFOAM is applied to solve the propeller problem and then open water performances of KCS propeller (KP505) are estimated using a Reynold-averaged Navier-Stokes equations (RANS) solver and the turbulence of the $K-{\omega}$ SST model. Unstructured meshes are used in the numerical simulation employing hexahedral meshing for mesh generation. The arbitrary mesh interfacing (AMI) and multiple rotating frame (MRF) are compared to define the best meshing strategy. The meshing strategies are evaluated through 3 classifications, i.e., coarse, medium, and fine mesh. Thus, the propeller can be performed utilizing the best mesh strategy. The computational results are validated by comparison with the experimental results. The $K_T$, $K_Q$, and efficiency of the propeller are compared to an experimental result and for all of the meshing strategies. Thus, the simulations show the influence of meshing in order to perform the propeller performances.

• 한국추진공학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.9-17
• /
• 2015

기본 유동 형상은 상대적으로 얇은 중간층이 연료와 공기 사이에 끼어있는 평행 2단 혼합층으로 구성되어 있다. 본 연구는 중간층의 두께 변화에 따른 연소 향상을 수치해석을 통해 조사하였다. 이 경우에, 난류 혼합층에서 열 방출에 의한 효과가 중요하다. 수치해석을 수행하기 위해 완전 보존적인 비정상 2차 시간 정확도의 하부 반복 기법과 2차 총 변화 억제 기법을 k-${\omega}$ 전단응력이동 모델이 결합된 유한체적법과 함께 사용하였다. 다음과 같이 3개의 경우에 대해 해석을 수행하였다. 연료와 공기로 구성된 단일 혼합층, 연료와 공기 사이에 불활성 기체층이 끼어있는 2단 혼합층, 그리고 연료와 공기 사이에 차가운 연료층이 끼어있는 2단 혼합층. 수치해석은 중간 기체층이 1, 2, 4 mm 인 경우에 대하여 수행되었다. 기체층의 총 두께는 4 cm이다. 불활성기체층이 2, 4 mm인 경우와 저온의 연료층이 4 mm인 경우에 단일 혼합층의 경우보다 연소영역이 확대된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제38권5호
• /
• pp.627-634
• /
• 2018

본 연구에서는 바람의 영향을 받는 박스형 콘크리트 거더교에 대한 풍력계수를 산정하기 위하여 전산유체해석(CFD)를 수행하였다. 방음벽이 없는 교량 단면에 대한 항력계수, 양력계수 및 비틀림모멘트계수를 산정하였고, 이 풍력계수 값들을 다양한 높이의 방음벽을 갖는 교량 단면에 대한 풍력계수 값들과 비교하였다. 전산유체해석에서 풍력계수들을 산정할 때 전단응력수송(SST) $k-{\omega}$ 난류 모델을 적용하였고, 마찰 항력계수가 전체 항력계수에 미치는 기여도를 조사하였다. 연구 결과, 바람이 수평으로 불 때 항력계수는 방음벽의 높이가 커질수록 증가하였고, 마찰 항력의 기여도는 교량 단면에 방음벽이 없을 때 가장 높았다. 따라서 교량설계에서 풍력을 산정할 때 방음벽의 높이의 영향을 고려할 필요가 있으며, 벽면 마찰력은 교량에 작용하는 풍력을 산정할 때 중요한 역할을 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
• /
• pp.149-149
• /
• 2020

하천에서 물 흐름이 보와 댐과 같은 수공구조물을 지날 때 일반적으로 흐름상태에 다양하고 급진적인 변화가 발생한다. 특히 흐름이 구조물을 지나면서 사류(supercritical flow)로 변하고 다시 상류(subcritical flow)로 복원되면서 일어나는 도수(hydraulic jump) 현상은 수위의 급변화, 흐름 에너지 소산, 변동성이 강한 압력 분포 등이 특징이다. 이러한 흐름 특성들은 보나 여수로와 같은 수공구조물 자체의 성능뿐만 아니라 이들 수공구조물의 하류에서 발생하는 국부세굴로 인해 구조물의 안정성에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서 수공구조물을 설계할 때는 이들 구조물을 통과하는 흐름의 비정상 난류 흐름 특성을 정확하게 해석하여 반영하여야 한다. 이 연구에서는 k-omega SST 난류 모형과 자유수면의 급격한 변동을 해석하기 위한 하이브리드-VOF(hybrid volume of fluid)기법을 이용하여 도수현상을 수치적으로 재현하고자 한다. 기존 CFD(computational fluid Dynamics) 모델링에서는 자유수면 변동의 영향을 고려하기 위해 VOF 기법을 많이 사용하였다. 하지면 전통적인 VOF 기법은 다상흐름(multiphase flow)을 오직 부피분율(volume fraction)의 함수로만 고려하며 모의함으로써 강한 수면변동뿐만 아니라 공기연행(air entrainment)를 동반하는 난류 흐름을 모의하는데는 한계가 있다. 이 연구에서 이용하는 Eulerian 기법인 하이브리드 VOF 기법은 물과 공기의 각 상에 대하여 흐름 특성들을 개별적으로 계산하기 때문에 공기연행을 포함한 급변류 흐름에서 전통적인 VOF 기법보다 적용성이 우수하다. 이와 같은 난류모형과 자유수면 포착기법을 이용하여 3차원 비정상 난류 흐름 수치모형을 구축하여 수공구조물 주변에서 발생하는 강한 공기연행과 난류 특성를 보이는 급변류를 수치적으로 재현한다. 이 연구는 계산된 수치해석 결과를 기존 수리실험 결과와 비교하여 수치모형의 적용성을 평가하고 도수 현상에서 발생하는 독특한 흐름 특성을 제시한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제32권7호
• /
• pp.1003-1012
• /
• 2008

A three dimensional numerical study has been applied to predict the turbulent fluid flow and heat transfer characteristics for the rectangular channel with different types of baffles. Four different types of the baffles are used. The inclined baffles have the width of 19.8 cm, the square diamond type hole having one side length of 2.55 cm, and the inclination angle of $5^{\circ}$. Reynolds number is varied between 23,000 and 57,000. The SST k-${\omega}$ turbulence model is used in the present numerical study. The validity of the numerical results is examined with the experimental data. The numerical results of the flow field depict that the flow patterns around the different baffle type are entirely different and it significantly affects the local heat transfer characteristics. The heat transfer and friction factor depend significantly on the number of baffle holes. It is found that the heat transfer enhancement of baffle type II (3 hole baffle) has the best values.

• 한국전산유체공학회지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.91-97
• /
• 2013

In the present study, the effects of contaminant accumulation and surface roughness on the aerodynamic performance of wind turbine blade sections were numerically investigated by using a flow solver based on unstructured meshes. The turbulent flow over the rough surface was modeled by a modified ${\kappa}-{\omega}$ SST turbulence model. The calculations were made for the NREL S809 airfoil with varying contaminant sizes and positions at several angles of attack. It was found that as the contaminant size increases, the degradation of the airfoil performance becomes more significant, and this trend is further amplified near the stall condition. When the contaminant is located at the upper surface near the leading edge, the loss in the aerodynamic performance of the blade section becomes more critical. It was also found that the surface roughness leads to a significant reduction of lift, in addition to increased drag.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제47권7호
• /
• pp.814-826
• /
• 2015

The most important advantage of nanoparticles is the increased thermal conductivity coefficient and convection heat transfer coefficient so that, as a result of using a 1.5% volume concentration of nanoparticles, the thermal conductivity coefficient would increase by about twice. In this paper, the effects of a nanofluid ($TiO_2$/water) on heat transfer characteristics such as the thermal conductivity coefficient, heat transfer coefficient, fuel clad, and fuel center temperatures in a VVER-1000 nuclear reactor are investigated. To this end, the cell equivalent of a fuel rod and its surrounding coolant fluid were obtained in the hexagonal fuel assembly of a VVER-1000 reactor. Then, a fuel rod was simulated in the hot channel using Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation codes and thermohydraulic calculations (maximum fuel temperature, fluid outlet, Minimum Departure from Nucleate Boiling Ratio (MDNBR), etc.) were performed and compared with a VVER-1000 reactor without nanoparticles. One of the most important results of the analysis was that heat transfer and the thermal conductivity coefficient increased, and usage of the nanofluid reduced MDNBR.