• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.513-516
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• 2002

The flow structure and heat transfer characteristics of a turbulent buoyant jet were investigated experimentally. The instantaneous temperature and velocity fields in the near field were measured using a two-frame PIV and PLIF techniques. A thin light sheet illuminated a two-dimensional cross section of the buoyant jet in which Rhodamine B was added as a fluorescent dye. The intensity variations of LIF signal from Rhodamine B molecules scattered by the laser light were captured by a CCD camera after passing an optical filter. By ensemble averaging the instantaneous temperature and velocity fields, the mean temperature and velocity fields as well as the spatial distributions of turbulent statistics were obtained. The results show the flow structure and convective heat transfer of the developing shear layer in the near field.

• 한국연소학회지
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• 제10권3호
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• pp.34-41
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• 2005

Hydrogen safety is one of the key technical issue with growing attention on utilization of hydrogen energy. This study is aimed to predict behavior of momentum-controlling buoyant jet and flame caused by hydrogen leakage from a high pressured tank. Approximate solutions were derived for the case of turbulent buoyant jet and diffusion flame in still air. In case of hydrogen jet with low Froude number (100-4000), computed jet trajectories were compared with experimental data and showed good agreement with them. Jet and flame trajectories and flame length of hydrogen are predicted and compared with the buoyant flame of propane. The results well show that buoyancy is dominant in the range of low Froude number, while initial momentum is dominant in the range of high Froude number. That effect is more distinct for hydrogen flame than the case of propane.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2005년도 제31회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.207-214
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• 2005

Hydrogen safety is one of the key technical issue with growing attention on utilization of hydrogen energy. This study is aimed to predict behavior of momentum-controlling buoyant jet and flame caused by hydrogen leakage from a high pressured tank. Approximate solutions were derived for the case of turbulent buoyant jet and diffusion flame in still air. In case of hydrogen jet with low Froude number (100-4000), computed jet trajectories were compared with experimental data and showed good agreement with them. Jet and flame trajectories and flame length of hydrogen are predicted and compared with the buoyant flame of propane. The results well show that buoyancy is dominant in the range of low Froude number, while initial momentum is dominant in the range of high Froude number. That effect is more distinct for hydrogen flame than the case of propane.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권5호
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• pp.611-618
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• 2001

The flow characteristics of a turbulent buoyant jet were experimentally investigated using a single-frame PIV system. The Reynolds number based on the nozzle exit velocity and nozzle diameter was about Re=5$\times$10$^3$. The instantaneous velocity fields in the streamwise plane passing the jet axis were measured in the near field X/D <11 with and without the temperature gradient. By ensemble averaging the instantaneous velocity fields, the spatial distributions of mean velocity, vorticity, and higher-order statistics up to third order were obtained. The temperature difference of 10$\^{C}$ does not affect a significant influence to the flow structure in the near field, but the total entrainment rate is increased slightly. The entrainment rate shows a linear variation with the streamwise distance in the region after X/D=5.0.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권10호
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• pp.1399-1408
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• 2000

A 2-dimensional temperature field measurement technique using PLIF (Planar Laser Induced Fluorescence) was developed and it was applied to an axisymmetric buoyant jet. Rhodamine B was used as a fluorescent dye. Laser light sheet illuminated a two-dimensional cross section of the jet. The intensity variations of LIF signal from Rhodamine B molecules scattered by the laser light were captured with an optical filter and a CCD camera. The spatial variations of temperature field of buoyant jet were derived using the calibration data between the LIF signal and real temperature. The measured results show that the turbulent jet is more efficient in mixing compared to the transition and laminar jet flows. As the initial flow condition varies from laminar to turbulent flow, the entrainment from ambient fluid increases and temperature decay along the jet center axis becomes larger. In addition to the mean temperature field, the spatial distributions of temperature fluctuations were measured by the PLIF technique and the result shows the shear layer development from the jet nozzle exit.

• 대한토목학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.93-101
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• 1986

정지수역(靜止水域)에서 연직상향(鉛直上向)으로 방류(放流)되는 평면부력(平面浮力)?의 거동을 연속방정식(連續方程式), 운동량수송식(運動量輸送式) 및 추적물(追跡物) 수송식(輸送式)에 의하여 수치적(數値的)으로 해석한다. 이 해석은 유함수(流凾數)와 과수송식(過輸送式)을 도입하고 Prandtl 난류모형(亂流模型)을 이용하였다. 방류밀도(放流密度) Froude 수(數)가 4~32인인 부력(浮力)?의 발달된 흐름영역(領域)에서 구한 ?중심선의 속도(速度)와 온도변화(溫度變化), ?주변수역(周邊水域)의 온도분포(溫度分布)와 흐름양상은 기존자료와 잘 맞음을 확인할 수 있다. 적분형해석(積分型解析)에 필요한 퍼짐율과 확산비(擴散比)가 방류밀도(放流密度) Froude 수(數)와 방류구(放流口)로부터의 거리의 함수로 유도된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.207-217
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• 2000

밀도성층화된 흐름 수역으로 방류되는 부력제트에 의한 초기확산을 해석하기 위하여 수치모형을 적용하였다. 수치모형은 제트적분모형으로서 흐름수역의 원역에서의 대표적 특성으로 밝혀진 쌍와흐름특성을 모형에 반영한 Gaussian-vortex모형이다. 수치모형의 현장 적용성을 검토하기 위하여 수표면에서의 초기희석에 대한 관측이 수행된 6개의 해양방류관에 수치모형을 적용하였다. 현장관측자료에 대한 수치모형의 적용결과, 개발된 수치모형이 하수확산관에 의해 해양으로 방류되는 오염물질의 초기 확산해석에 활용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.11-22
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• 1987

흐름수역(水域)에서 연직상향으로 방류되는 평면부력(平面浮力)?의 거동이 연속방정식(連續方程式), 운동량방정식(運動量方程式) 및 추적물수송식(追跡物輸送式)의 기본방정식을 수치적(數値的)으로 풀음으로서 해석(解析)된다. 난류확산(亂流擴散)에는 Prandtl의 혼합거리이론(混合距離理論)을 도입한 난류수송모형(亂流輸送模型)이 이용된다. 수치해과정(數値解過程)은 기본방정식을 유함수(流凾數)(stream function)식(式)과 골도수송(滑度輸送)(vorticity transport)식을(式) 이용하여 변환(變換)한 후, ?방류속도(放流速度), ?방류구폭(放流口幅) 등(等)으로 표현되는 변수(變數)와 흐름을 지배(支配)하는 무차원매개변수(無次元媒介變數)를 도입하여 무차원화(無次元化)하고 successive under-relaxation을 이용하여 Gauss-Seidal 반복법(反復法)으로 해를(解) 구(求)하는 것이다. 수치실험(數値實驗)은 방류(放流)Froude수(數)가 4~32, 방류속도(放流速度)와 가로흐름속도와의 비로(比) 정의되는 속도비가 8~15 의 범위의 흐름영역(領域)에서 수행되었다. 부력(浮力)?으로 인한 주변(周邊)흐름수역(水域)의 속도변화(速度變化), 온도상승(溫度上昇)범위, 흐름상태 및 골도(滑度)가 조사되었으며, ?의 경로에 대한 속도비와 방류밀도Froude 수의 영향이 또한 조사되었다. ?중심선의 속도, 온도변화, 국부밀도(局部密度)Froude 수(數)의 변화가 계산되며 퍼짐율(spreading rate)과 확산비(擴散比)(dispersion ratio)가 방류밀도(放流密度)Froude 수, 국부밀도(局部密度)Froude 수(數) 및 속도비(速度比)의 항(項)으로 해석되었다. 또한 속도와 온도분포를 상사(相似)(similarity)로 나타낼 수 있음이 밝혀졌으며, Gaussian 분포(分布)를 이용한 적분형해석(積分型解析)(integral type analysis)이 가능한 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권3호
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• pp.342-351
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• 1999

A jet injected normally into a cross flow has been found to have the cross section of a horseshoe shape. It occurs by a twin vortex motion in the region downstream of the jet injection. Such a flow is inherently and highly three-dimensional and numerical calculations should play an important role. The three-dimensional momentum equations with buoyancy effect and energy equation are solved to obtain the velocity distributions, center-line trajectories, cross sectional shape and entrainment. The density difference is sufficiently small, so that the Boussinesq approximation is considered to be valid. The SIMPLE algorithm is applied in a staggered grid system of a calculational domain for the numerical method.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권6호
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• pp.596-605
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• 2007

본 연구에서는 파랑이 존재하는 수역에서 수평방향으로 분사되는 비부력 원형 난류제트의 거동을 검토하기 위해 수리실험을 수행하였다. 난류제트의 유속은 PIV(particle image velocimetry)기법을 이용하여 측정하였으며, 측정된 순간유속장을 위상평균하여 평균유속장으로 계산하였다. 수리실험에서는 상대적으로 작은 파고의 규칙파가 사용되었으며, 파랑의 분산이 난류제트의 확산현상에 미치는 영향을 제트의 중심선유속과 횡단면유속의 변화를 통하여 관찰하였다. 또한 파랑의 위상변화에 따른 제트 거동을 파악하기 위하여 다른 세 위상순간에서 제트의 거동을 비교하였다. 제트의 중심선유속은 파고가 커짐에 따라 감소하였으며, 횡단면의 폭은 증가함을 알 수 있었다. 제트의 횡단면유속분포 특성인 자기상사성은 파고가 증가할수록 약해졌으나 축방향으로의 단면폭의 변화는 크지 않았다. 또한 파고에 대한 제트의 변화에 비해 파랑 위상에 대해서는 변화가 작음을 알 수 있었다.