• Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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• 2006.11a
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• pp.457-460
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• 2006

This study is to investigate the variation characteristics of run-up height over sandy beach due to the plane distribution of submerged breakwaters. In this study, Three-Dimensional numerical model with Large Eddy Simulation, which is able to simulate directly WAve Structure Seabed interaction (hereafter, LES-WASS-3D) has been newly developed. A comparison between the numerical model and existing experimental results was made to verify accuracy of newly proposed LES-WASS-3D model, and showed fairly nice agreement. In addition, based on the LES-WASS-3D model, the variation characteristics of run-up height over sandy beach are discussed with relation to the offshore distance and opening width of submerged breakwaters.

• Fire Science and Engineering
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• v.17 no.4
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• pp.98-104
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• 2003

Smoke control in il space 10 m${\times}$3 m floor and 5.4 m high around the stairway of a subway station platform was simulated by using FDS to investigate problems of smoke control in Daegue subway stations. Distributions of temperature and smoke particles, and variation of the number of particles with time for a 200 ㎾ polyurethane fire were compared. It was shown that the purge system fails to remove smoke efficiently and that the extraction system has the highest perfor-mance among the three smoke control systems for the given situations. Simply switching the purge system into extraction mode might improve much the smoke removal performance.

• Particle and aerosol research
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• v.13 no.4
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• pp.173-182
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• 2017

An Eulerian-Lagrangin approach is used to compute particle dispersion from a power plant chimney. For air flow, three-dimensional incompressible filtered Navier-Stokes equations are solved with a subgrid-scale model by integrating the Newton's equation, while the dispersed phase is solved in a Lagrangian framework. The velocity ratios between crossflow and a jet of 0.455 and 0.727 are considered. Flow fields and particle distribution of both cases are evaluated and compared. When the velocity ratio is 0.455, it demonstrates a Kelvin-Helmholtz vortex structure above the chimney caused by the interaction between crossflow and a jet, whereas the other case shows flow structures at the top of the chimney collapsed by fast crossflow. Also, complex wake structures cause different particle distributions behind the chimney. The case with the velocity ratio of 0.727 demonstrates strong particle concentration at the vortical region, whereas the case with the velocity ratio of 0.455 shows more dispersive particle distribution. The simulation result shows similar tendency to the experimental result.

• Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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• v.13 no.6
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• pp.1034-1042
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• 2010

This study investigates effects of three different parameterizations of vertical mixing scheme on upper ocean simulation of the East Sea, focusing on the seasonal variations of the sea surface temperature(SST) and the mixed layer depth(MLD) using an ocean general circulation model(GFDL MOM1.1). The considered vertical mixing schemes are the Laplacian scheme(L scheme) that use a constant eddy coefficient, the Mellor-Yamada scheme(MY scheme), and a new scheme(Noh scheme). The Noh scheme, a second-order turbulence closure, was developed considering recent observational evidences such as the enhancement of turbulent kinetic energy near the sea surface. During summer L scheme underestimates the SST, while MY scheme overestimates the SST, compared to climatological SST. Noh scheme produces the SST in better agreement with climatological one. During winter all schemes overestimate the SST up to $4^{\circ}C$ compared to climatological SST. Vertical profiles of the basin-mean temperature show that L scheme produces higher temperature below the thermocline than those of other schemes. The winter MLD simulated from L scheme is rather large compared to that from other schemes, but the differences in MLD during summer are not significant.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.345-349
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• 2016

보본체와 물받이공을 보호하는 바닥보호공(bed protection)은 굴요성 구조(flexible structure)인 돌망태, 블록공, 사석 등으로 설치되어야 하며, 일반적으로 경제성과 시공성이 우수한 사석(riprap)이 많이 이용된다. 이때 사석의 안정성 확보를 위한 설계기준으로 국내의 경우 포설길이에 대해서만 제시하고 있으나, 외국의 경우 수심, 유속 등의 값을 기초로 사석의 크기, 포설두께, 포설길이를 산정할 수 있도록 상세하게 제시하고 있다. 이와 같은 실정으로 국내 하천 실무자들이 바닥보호공을 설계 할 때 하천설계기준을 바탕으로 블라이 공식 또는 국립건설시험소 공식을 적용하여 사석의 포설길이는 산정하지만 사석의 크기, 중량 등의 제원들은 외국 설계기준을 차용하여 산정하거나 생략하는 경우도 있다. 따라서 하천설계기준의 보완 및 최근 국내 주요하천에서 발생하는 바닥보호공 유실, 침하 등의 문제를 해결하기 위한 연구가 필요하다. 본 연구는 전산유체동역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 모형인 FLOW-3D 모형을 이용하여, 바닥보호공 주변 흐름에 대한 수치모의를 수행하였다. 이때 난류 모형은 LES (Large Eddy Simulation) 모형을 적용하였으며, 바닥보호공에 작용하는 비교적 작은 척도의 와(vortex)를 해상할 수 있도록 조밀한 격자를 부여하였다. 초기 수치모형 결과의 적정성은 수리실험 결과와 비교하여 판단하였으며, 수리실험을 잘 재현해내는 격자, 매개변수 등을 적용하여 보의 하류 수위 변화에 따른 유속, 난류강도 등에 대한 분석을 수행하였다. 본 연구 결과는 바닥보호공 설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있으며, 향후 수리실험과 병행하여 국내 실정에 맞는 설계식 개발에 대한 연구가 필요한 것으로 보인다.

• Wind and Structures
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• v.35 no.1
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• pp.67-81
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• 2022

While the aerodynamics of solid bluff bodies is reasonably well-understood and methodologies for their reliable numerical simulation are available, the aerodynamics of porous bluff bodies formed by assembling perforated plates has received less attention. The topic is nevertheless of great technical interest, due to their ubiquitous presence in applications (fences, windbreaks and double skin facades to name a few). This work follows previous investigations by the authors, aimed at verifying the consistency of numerical simulations based on the explicit modelling of the perforated plates geometry and their representation by means of pressure-jumps. In this work we further expand such investigations and, contextually, we provide insight into the flow arrangement and its sensitivity to important modelling and setup configurations. To this purpose, Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (URANS) and Large-Eddy Simulations (LES) are performed for a 5:1 rectangular cylinder at null angle of attack. Then, using URANS, porosity and attack angle are simultaneously varied. To the authors' knowledge this is the first time in which LES are used to model a porous bluff body and compare results obtained using the explicit modelling approach to those obtained relying on pressure-jumps. Despite the flow organization often shows noticeable differences, good agreement is found between the two modelling strategies in terms of drag force.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.130-130
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• 2023

제트류는 다양한 크기와 운동량의 에디가 복잡하게 혼합되어 이루어져 있으며, 이를 정확하게 모델링하고 이해하기 위해서는 제트류의 다양한 특성들을 잘 반영하여 연구를 수행해야 한다. 다양한 연구 수행 방법 중 수치해석 방법은 상대적으로 공간 및 시간적 비용이 적게 들어서 널리 사용되고 있다. 이러한 수치해석 방법에는 DNS(Direct Numerical Simulation), LES(Large Eddy Simulation), RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes) 등이 있으며, 그중 LES는 난류 모델링을 사용하는 RANS 방법에 비해 더욱 정확한 흐름 모델링을 제공하는 장점이 있다. 이러한 LES는 대규모 에디는 직접 해석하면서, 일정 크기 이하의 에디는 모델링을 사용해 해석하는 것이 특징이다. 하지만, LES를 사용하기 위해서는 적절한 그리드 크기를 결정하는 것이 중요하며, 이는 모델의 정확성과 연산 비용에 큰 영향을 미친다. 하지만, 여전히 적절한 그리드 크기를 결정하는 것은 어려운 문제이다. 이러한 LES 모델링을 사용할 때 적절한 그리드 크기를 결정하기 위해서는 정확한 시간 평균 속도 변동을 연구하는 것이 앞서 선행되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 기계학습 기반 접근 방식을 사용하여 난류 제트 내 시간 평균 속도 변동을 예측하는 연구를 진행하였다. 즉, 난류 제트 역학을 이해하는 데 중요한 파라미터인 시간 평균 유속을 이용하여 시간 평균 속도 변동을 예측하는 데 초점을 맞추었다. 모델의 성능은 평균 제곱 오차와 R-제곱 등 다양한 지표를 사용하여 평가되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.247-247
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• 2022

제트류는 복잡한 흐름 중 하나로 다양한 크기의 에디가 다양한 운동량을 가지고 있다. 이러한 제트류를 구현하기 위해서는 난류 운동 에너지 등 제트류의 특성을 잘 반영하여야 한다. 제트를 구현하기 위해서는 수리학적 모델, 현장 실험 등 많은 방법이 있으며, 본 연구에서는 상대적으로 공간, 시간적 비용이 적게 드는 수치해석 방법을 사용하여 연구를 진행하였다. 대표적인 수치해석방법에는 DNS(Direct Numerical Simulation), LES(Large Eddy Simulation), RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes) 등이 있다. RANS는 시간 평균 흐름 특성만 산출하며 제트의 복잡성을 재현하는 데 한계가 있어, 본 연구는 DNS와 LES 모델을 이용하여 제트류를 구현하는 것에 초점을 맞추었다. DNS는 해당 격자에서 발생하는 모든 에디를 직접 해석 때문에 난류 모델링이 필요하지 않지만, 많은 수의 그리드가 필요하여 수치해석 시 소요시간이 긴 편이다. LES는 대규모 에디는 직접 해석하지만 일정 크기 이하의 소용돌이를 해석하기 위해서 모델이 필요하다. 따라서 서브 그리드 모델에 따라 약간 다른 결과를 보인다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 LES의 기존 서브 그리드 모델을 사용하지 않고 신경망 모델로 학습한 DNS 결과를 활용하는 방법을 제안한다. 우선 DNS와 LES 모델을 사용하여 에너지 스펙트럼을 비교하여 서브 그리드 모델이 시작하는 파수를 찾는다. 이후 특정 파수 아래의 작은 에디를 모사할 적절한 신경망 모델을 결정하여 DNS의 작은 에디를 신경망 알고리즘이 모사할 수 있도록 학습시킨다. 이후 기존 서브 그리드 모델을 사용하지 않고 학습된 신경망 알고리즘을 사용한 LES 모델이 모사한 제트류와 실제 DNS 모델을 사용한 제트류를 비교 및 평가한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.55 no.10
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• pp.3754-3767
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• 2023

Turbulent jet discharges in subcooled water pools are essential for safety systems in nuclear power plants, specifically in the pressure suppression pool of boiling water reactors and In-containment Refueling Water Storage Tank of advanced pressurized water reactors. The gas and liquid flow in these systems is investigated using multiphase flow analysis. This field has been extensively examined using a combination of experiments, theoretical models, and Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations. ANSYS CFX offers two approaches to model multiphase flow behavior. The non-homogeneous Eulerian-Eulerian Model has been used in this work; it computes global information and is more convenient to study interpenetrated fluids. This study utilized the Large Eddy Simulation Model as the turbulence model, as it is better suited for non-stationary and buoyant flows. The CFD results of this study were validated with experimental data and theoretical results previously obtained. The figures of merit dimensionless penetration length and the dimensionless buoyancy length show good agreement with the experimental measurements. Correlations for these variables were obtained as a function of dimensionless numbers to give generality using only initial boundary conditions. CFD numerical model developed in this research has the capability to simulate the behavior of non-condensable gases discharged in water.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.55 no.12
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• pp.4561-4569
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• 2023

A correct understanding of vibration-based degradation is crucial from the standpoint of maintenance for Steam Generators (SG) as crucial mechanical equipment in nuclear power plants. This study has established a novel approach to developing a model for investigating tube bundle degradation according to crack growth caused by two-phase Flow-Induced Vibration (FIV). An important step in the approach is to calculate the two-phase flow field parameters between the SG tube bundles in various zones using the porous media model to determine the velocity and vapor volume fraction. Afterward, to determine the vibration properties of the tube bundles, the Fluid-Solid Interaction (FSI) analysis is performed in eighteen thermal-hydraulic zones. Tube bundle degradation based on crack growth using the sixteen most probable initial cracks and within each SG thermal-hydraulic zone is performed to calculate useful lifetime. Large Eddy Simulation (LES) model, Paris law, and Wiener process model are considered to model the turbulent crossflow around the tube bundles, simulation of elliptical crack growth due to the vibration characteristics, and estimation of SG tube bundles degradation, respectively. The analysis shows that the tube deforms most noticeably in the zone with the highest velocity. As a result, cracks propagate more quickly in the tube with a higher height. In all simulations based on different initial crack sizes, it was observed that zone 16 experiences the greatest deformation and, subsequently, the fastest degradation, with a velocity and vapor volume fraction of 0.5 m/s and 0.4, respectively.