• 제목/요약/키워드: k-$\varepsilon$Turbulence Model

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가로흐름 수성으로 방출되는 2차원 온배수 난류모형 (A Two-dimensional Turbulence Model for the Thermal Discharge into Crossflow Field)

  • 최흥식;정경태;소재귀;이길성
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.91-98
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    • 1993
  • 본고는 정상류 가로흐름이 존재하는 천해역으로 방출되는 온수의 거동 예측을 위한 2차원 난류모형 개발을 기술한다. 모델 기본방정식은 수심적분된 연적 및 운동방정식, 에너지보존 방정식이 사용되며, SIMPLE로 알려진 교치기법으로 적분된다. 난류운동량 및 열확산항은 2차원 $ extsc{k}$-$\varepsilon$ 방정식으로부터 결정된다. 기존 실험결과와의 비교에서 천수역 Near-field 해역내 난류현상 재현에 유망한 기법임이 확인되었다.

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난류 유동 하에서 덕트 내의 착상 (Frost Formation in a Straight Duct under Turbulent Flow)

  • 양동근;이관수
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제27권8호
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    • pp.1114-1121
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    • 2003
  • A mathematical model considering the air side and the frost layer is presented to predict the frost layer growth. The standard k-$\varepsilon$ model for the air flow and the diffusion and energy equations for the frost layer are employed. The numerical results are compared with experimental data to validate the present model, and agree well with experimental data within a maximum error of 10%. The present model predicts well the frost properties and heat and mass transfer with respect to the frosting time. The variation of total heat transfer strongly depends on the operating condition, and has a similar trend to that of the sensible heat transfer. The frost properties along the flow direction are also investigated.

CFD를 이용한 초음속 유도탄 기저항력 예측 (BASE DRAG PREDICTION OF A SUPERSONIC MISSILE USING CFD)

  • 이복직
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제11권3호
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    • pp.59-63
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    • 2006
  • Accurate prediction of a supersonic missile base drag continues to defy even well-rounded CFD codes. In an effort to address the accuracy and predictability of the base drags, the influence of grid system and competitive turbulence models on the base drag is analyzed. Characteristics of some turbulence models is reviewed through incompressible turbulent flow over a flat plate, and performance for the base drag prediction of several turbulence models such as Baldwin-Loman(B-L), Spalart-Allmaras(S-A), k-$\varepsilon$, k-$\omega$ model is assessed. When compressibility correction is injected into the S-A model, prediction accuracy of the base drag is enhanced. The NSWC wind tunnel test data are utilized for comparison of CFD and semi-empirical codes on the accuracy of base drag predictability: they are about equal, but CFD tends to perform better. It is also found that, as angle of attack of a missile with control fins increases, even the best CFD analysis tool we have lacks the accuracy needed for the base drag prediction.

Assessment of Reynolds Stress Turbulence Closures in the Calculation of a Transonic Separated Flow

  • Kim, Kwang-Yong;Son, Jong-Woo;Cho, Chang-Ho
    • Journal of Mechanical Science and Technology
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    • 제15권7호
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    • pp.889-894
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    • 2001
  • In this study, the performances of various turbulence closure models are evaluated in the calculation of a transonic flow over axisymmetric bump. k-$\varepsilon$, explicit algebraic stress, and two Reynolds stress models, i.e., GL model proposed by Gibson & Launder and SSG model proposed by Speziale, Sarkar and Gatski, are chosen as turbulence closure models. SSG Reynolds stress model gives best predictions for pressure coefficients and the location of shock. The results with GL model also show quite accurate prediction of pressure coefficients down-stream of shock wave. However, in the predictions of mean velocities and turbulent stresses, the results are not so satisfactory as in the prediction of pressure coefficients.

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고진폭 만곡수로에서 난류흐름의 비정상 RANS 수치모의 (Unsteady RANS computations of turbulent flow in a high-amplitude meandering channel)

  • 이승규;백중철
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제50권2호
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    • pp.89-97
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    • 2017
  • 만곡수로에서의 흐름 구조는 나선형 운동을 갖는 이차 재순환 흐름 그리고 만곡부 측벽으로부터 발생하는 흐름분리로 인한 전단층 등으로 복잡하다. 이 연구에서는 3개의 통계학적 난류모형($k-{\varepsilon}$, RNG $k-{\varepsilon}$, $k-{\omega}$ SST) 그리고 자유수면 변동 해석을 위한 VOF 기법을 적용한 비정상 Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) 계산을 수행하여 고진폭 만곡수로인 키노시타(Kinoshita) 수로에서의 이차류와 편수위를 해석하였다. 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 구한 해석결과를 기존 수리실험 자료와 비교하여 각 난류모형의 적용성을 평가하였다. 비정상 RANS 계산에서 적용한 3개의 통계학적 난류모형의 해석 결과를 분석해 보면 키노시타 수로에서 발생하는 만곡부 편수위는 3개 모형 모두 유사하게 모의하는 한편, 전반적인 이차류 분포는 $k-{\omega}$ SST상대적으로 잘 모의하는 것으로 나타났다. 하류에 위치한 만곡부 흐름에 영향을 미쳐 국부적으로 발생한 이차류와 이전의 만곡부 중앙 수면 부근에서 발생하는 한 쌍의 이차 와류가 존재하는 현상을 관측하였으며, $k-{\omega}$ SST 난류모형은 이러한 복잡한 와류 변화를 양호하게 모의했다. $k-{\varepsilon}$ 모형을 기반으로 개발된 두 모형으로 모의한 결과에서는 실험에서 관측된 중앙 만곡부에 존재하는 두 개의 이차류 중, 시계방향 와류가 재현되지 않는다. VOF기법을 이용해서 계산한 만곡부에서의 편수위 해석결과는 적용한 모든 난류모형에 대해서 전반적으로 실험값을 양호하게 재현하는 것으로 나타났다.

차내 환기구 형상변화에 대한 연구 (A Study ono the Type-Change of Automotive Register)

  • 김종원;윤종갑;배한;원성필
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제7권6호
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    • pp.123-134
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    • 1999
  • Nowadays since the automobile is regarded as the third living space, comfortable conditions are required in the passenger compartment. The customer's concern on air-conditioning/heating, ventilation and demisting/defrosting performances has been much increased. Both ventilation and demisting /defrosting performances are directly influenced by register location, shape of regist guide vane, ventilation flow rate, air distribution , and air circulation pattern. Diffuse plume of air from the register is desirable not only to maintain comfort when the comfort when the comfortable condition has been satisfied but to improve demisting /defrosting performance. In this study, experimental and numerical investigation about the flow field of six different register vane types were carried out , respectively. The numerical analysis, based upon the $textsc{k}$-$\varepsilon$ turbulence model , was applied to the air flow field. The results show that the shape of register guide vane should be considered as an important design paramter.

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비선형 k-$\varepsilon$ 난류모형을 이용한 개수로 흐름 해석 (Numerical Simulations of Open-Channel Flow using Non-Linear k-$\varepsilon$ Turbulence Model)

  • 최성욱;강형식;최성욱
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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    • pp.566-570
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    • 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.

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높은 레이놀즈수를 가진 난류 진동 경계층에서의 k-ε과 k-ω 난류모형의 비교 (Comparative Study on k-ε and k-ω Closures under the Condition of Turbulent Oscillatory Boundary Layer Flow at High Reynolds Number)

  • 손민우;이관홍;이길성;이두한
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제44권3호
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    • pp.189-198
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    • 2011
  • 본 연구는 난류현상의 모형화를 위해 널리 이용되는 k-$\varepsilon$과 k-$\omega$ 난류모형을 비교하는 것이 목적으로, 횡방향 흐름이 무시될 수 있는 U-튜브 모양의 터널형 수로 내 높은 레이놀즈수를 가진 진동 경계층 흐름에 두 난류해석방법을 적용하였다. 난류모형의 적용은 1차원 연직 모형을 통해 이루어지며, 수치 모의 결과, 유속의 분포와 난류운동에너지 (turbulent kinetic energy) 모두에서 두 모형이 매우 유사한 결과를 나타낸다. 이를 통하여, 횡방향 압력경사가 무시될 수 있는 조건에서는 k-$\varepsilon$과 k-$\omega$ 난류모형이 큰 차이를 보이지 않고, 우수한 결과를 나타냄을 알 수 있다. 따라서 직선형 하천 및 하구부, 해안에서의 파랑 흐름 등과 같이 횡방향의 압력경사가 미미한 지역에서의 난류를 수치적으로 해석할 경우, 기존의 풍부한 연구를 통해 매개변수의 검보증이 장기간 이루어진 k-$\varepsilon$ 모형을 이용하는 것이 추천된다.

A Numerical Analysis of Supersonic Intake Buzz in an Axisymmetric Ramjet Engine

  • Yeom, Hyo-Won;Sung, Hong-Gye;Yang, Vigor
    • International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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    • 제16권2호
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    • pp.165-176
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    • 2015
  • A numerical analysis was conducted to investigate the inlet buzz and combustion oscillation in an axisymmetric ramjet engine with wedge-type flame holders. The physical model of concern includes the entire engine flow path, extending from the leading edge of the inlet center-body through the exhaust nozzle. The theoretical formulation is based on the Farve-averaged conservation equations of mass, momentum, energy, and species concentration, and accommodates finite-rate chemical kinetics and variable thermo-physical properties. Turbulence closure is achieved using a combined scheme comprising of a low-Reynolds number k-${\varepsilon}$ two-equation model and Sarkar's compressible turbulence model. Detailed flow phenomena such as inlet flow aerodynamics, flame evolution, and acoustic excitation as well as their interactions, are investigated. Mechanisms responsible for driving the inlet buzz are identified and quantified for the engine operating at subcritical conditions.

저레이놀즈수 k-$\varepsilon$난류모형 개선에 관한 연구 (A Study on the Development of Low Reynolds Number k-$\varepsilon$ Turbulence Model)

  • 김명호;신종근;최영돈
    • 대한기계학회논문집
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    • 제16권10호
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    • pp.1940-1954
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    • 1992
  • 본 연구에서는 가공기 자체의 파라메터와 성능에 관한 연구로서 출력 에너지 가 서로 다른 가공기를 사용하여 SUS 304 스테인리스 시험편을 관통, 절단하면서 출력 에너지와 최대 출력을 비교하여 보고, 시험편 관통시 주파수와 출력 에너지와의 관계, 시험편 관통시 응융 금속 제거량에 의한 절단 속도의 예측, 서로 다른 출력의 가공에 있어서 슬릿 절단 폭, 커프 폭, 드로스 길이, 절단면의 표면 거칠기 등을 비교하여 출 력차에 따른 가공 특성을 고찰하였다.