본 연구는 거친 표면에서의 유동장 특성에 대해 실험 및 수치해석적 연구를 수행하였다. 완전 발달한 두꺼운 난류경계층은 풍동 내 바닥에 깔린 거친 표면을 이용하여 생성하였다. 평균유동과 난류강도 및 왜도와 같은 난류경계층의 특성을 열선유속계를 이용해 측정하였다. 풍동실험결과와의 비교를 위해 난류경계층은 수치해석을 이용하여 모사하였다. 거친 벽표면은 기본적으로 난류경계층 생성에 사용되었으며 입출구면에는 주기경계조건이 적용되었다. 본 연구결과로서 난류경계층이 거친 표면 위에서 성공적으로 생성 되었으며 평균유동과 난류강도 및 왜도와 같은 난류경계층의 특성은 지표면조도에 따라 달라진다는 것을 확인하였다.

It is known that the cooling performance can be improved about 5~12% and the COP (Coefficient of Performance) can be improved about 10~15% when the IHX (Internal Heat Exchanger) was applied in a vehicle. Thus, the aim of this study was to observe the influence of the fins shape on the turbulence flow and turbulence kinetic energy gradient in IHX. All the applied parameters of the fin such as rotation angle, spacing ratio, height ratio and mass flow rate are changed. The governing equations for the flow motion simulation were applied to continuity equation and Navier-Stokes equation, and the turbulence model was applied by the Shear Stress Transport(SST) model, which has the advantage of turbulence simulation. As the rotation angles of the front and back fins were increased, the difference in the maximum turbulent kinetic energy gradient between fins was reduced. As the inlet flow mass increased, the turbulent kinetic energy difference between front and back fins were increased. The turbulence area tended to increase with increasing fin height ratio.

최근 대기환경 및 난류해석분야에 관심을 받고 있는 대와류모사(LES)는 그 적용분야도 다양하다. 특히 LES를 이용한 난류 유동장 해석 시, 실제와 유사한 난류의 특성을 지니고 있는 입구조건을 부여하면 해석 도메인 내에서 실제 난류를 보다 빠르게 생성시 킬 수 있다. 본 연구에서는 LES를 이용한 해석으로 난류경계층을 수치해석 도메인 내에 빠르게 생성시킬 수 있도록 하기 위해 입구 조건으로 기존에 많이 적용하는 방법 중 하나인 합성법(synthesis method)이 이용되었고, 수치해석 도메인 내에 만들어진 난류특성들을 기존의 연구결과들과 비교하였다. 입구에 유입되는 몇몇 유동특성들은 기존의 연구결과와 동일한 값을 입력할 수 있으나 유동방향의 길이크기는 쉽지 않다. 그로인해 기존의 연구결과들과 비교하였을 때, 채널 내에서 발달한 난류특성들은 약간의 차이를 나타내지만 유입데이터와 큰 차이는 나타나지 않았다. 또한, 본 합성법을 통한 난류 입구유동의 길이크기에 따른 응답특성을 확인하기 위하여, 폭방 향으로 다양한 길이스케일 변화를 주어 그 특성을 확인하였다. 그 결과, 폭방향의 길이스케일이 커질수록 벽면의 전단응력의 회복이 빨라졌으며, 이는 난류경계층의 발달이 빨라지는 것을 의미한다.

The effects of intake system on turbulent kinetic energy for the in-cylinder flow of a four-valve SI engine were studied. For this study, the same head, cylinder, and the piston were used to examine turbulence characteristics in two different intake systems. In-cylinder flow measurements were conducted using three dimensional LDV system. The measurement method, which simultaneously collects 3-D velocity data, allowed a evaluation of turbulent kinetic energy inside a cylinder. High levels of turbulent kinetic energy were found in regions of high shear flow, attributed to the collisions of intake flows. These specific results support the more general conclusion that the slightly offset direction of the intake system produced higher in-cylinder velocities on the +x-axis side of the cylinder which caused some asymmetric flow patterns about the z-axis. Higher levels of turbulent kinetic energy prevailed in zones of mean velocity collisions and regions where significant directional changes in the mean velocity patterns occurred.

This paper aims to reveal the effects of the K- turbulence model on the performance analysis of battery cooling system for electric vehicle. The maximum temperature, the difference of temperature, and temperature distributions on the battery module were compared with and without K- turbulence model under the different flow rate. It can be expected that the maximum temperature of K- turbulence model is corrected by using the average error rate without the result of K- turbulence model.

This paper aims to reveal the effects of the K-ε turbulence model on the performance analysis of battery cooling system for electric vehicle. The maximum temperature, the difference of temperature, and temperature distributions on the battery module were compared with and without K- ε turbulence model under the different flow rate. It was found that there was no need to apply K-ε turbulence model when the flow rate is over 500m3/h because the difference of maximum temperature is under the 6℃.

본 연구는 두꺼운 난류경계층 내에 놓인 구조물의 높이와 방위각이 달라짐에 따라서 나타나는 구조물 주위의 유동특성을 파악하고자 하였다. 구조물 주위의 유동특성을 파악하기 위해 대기경계층 풍동실험을 수행하었다. 구조물의 높이는 3가지로 변화시켰으며, 방위각은 0∼90°까지 변화시켰다. 풍동실험의 레이놀즈수는 각 구조물 높이에 따라 다르게 나타나며 각각의 레이놀즈수는 10.4×104(H1), 29.4×104(H2), 43.2×104(H3) 이다. 연구결과로서 높이와 방위각이 변화함에 따라 모서리에서 발생하는 박리현상이 변화하고 이는 구조물의 표면압력과 섭동압력에 상당한 영향을 끼치는 것을 확인할 수 있었다.

평판에 설치된 스터드 주위의 천이 유동에 있어 격자 크기의 영향을 알기 위해 대형 와 모사를 수행하였다. 스터드에서 야기되는 주 유동 방향의 와 구조가 스터드 후류의 천이에 미치는 영향이 매우 크기 때문에 주 유동 방향, 벽면 수직 방향 그리고 횡 방향으로 격자 크기를 2배씩 증가시키거나 감소시키면서 스터드 후류에서 주 유동 방향의 와도를 비교하였다. 그 결과 스터드 후류에서 발달하는 주 유동 방향의 와도는 횡 방향 격자 크기에 매우 큰 영향을 받는 것을 알 수 있었으며, 이러한 결과를 바탕으로 Δx+min = 7.6, Δx+max = 41, Δy+wall = 0.25, Δz+= 7.6의 격자 크기를 결정하였다. 이러한 격자 구성에 있어 모든 방향으로 격자 크기를 동시에 2배씩 증가시키거나 감소시키면서 스터드에 작용하는 힘의 변화를 비교하여 격자 검증을 실시한 결과 평균 압력 계수와 항력 계수의 비보정 불확실성이 각각 21.6 %와 2.8 % 정도로 추정되었으며, 보정 불확실성은 각각 2 %와 0.3 %로 추정되었다.

본 연구의 목적은 우리나라 추풍령 기상관측소에서 연직바람관측장비와 레윈존데 간 풍속 자료의 유효화를 통 해 연직바람관측장비의 운영 프로그램인 PCL 1300 내 일관성 검사와 관련된 매개변수를 최적화하는 것이다. 그런 다음 2009년 3월부터 2010년 2월까지 맑은 날과 강수 발생일에 대한 난류 에너지 감소률의 특성(ε )을 분석하는 것이다. 2010년 4월 22일부터 4월 23일까지 레윈존데와 연직바람관측장비의 바람 관측 자료를 비교한 결과, 동서(u) 성분과 남 북(v) 성분의 바람에서 고도 3,000 m 이후에서 10 ms−1 이상의 큰 차이를 나타내었다. 두 기기 사이 u 성분과 v 성분의 바람에 대한 풍속 차가 10 ms−1를 넘는 경우를 제외할 경우 두 바람 성분에 대한 상관계수는 각각 0.92와 0.88이었고, 제곱근 평균 오차는 각각 3.07 ms−1과 1.06 ms−1이었다. 이들 결과에 준하여 PCL1300 프로그램의 자료 처리 시간을 30 분으로 조정하고, 최소 이용 자료는 전체의 60%로 조정할 경우가 비교적 작은 편의를 나타내었다. 한편 PCL1300 운영 프로그램에서 u, v 성분의 일관성 검사에 대한 민감도 분석 결과, 시선속도 일관성, 동시성, 풍속 일관성 검사에서 u 성 분에 대해서는 과소평가 되었고, 반면 v 성분에 대해서는 과대평가 되었다. 최종적으로 PCL1300 운영 프로그램의 최적 화를 통해 맑은 날과 강수 발생일의 난류 에너지 감소률(ε )을 분석한 결과, 각 고도에서 ε의 일별 및 계절별 평균은 강수 발생일이 맑은 날에 비해 높게 나타났는데, 이는 상승하강 기류에 따른 연직속도가 증가하였기 때문이다. 그리고 맑은 날과 강수 발생일 모두 계절별 ε 평균은 겨울이 낮게 나타났는데, 이는 겨울이 다른 계절에 비해 수평 풍속이 강 했기 때문이다. 결과적으로 연직속도가 ±10 cm s−1 이상에 해당하는 맑은 날과 강수 발생일의 ε 값을 제외할 경우 강수 발생일은 맑은 날에 비해 약 6-7배 ε이 높게 나타났으며, 연직속도를 모두 고려할 경우는 약 4-5배 더 높게 나타났다.

The characteristics of the turbulent MHD channel flows are analysed within the elliptic blending    model. The evaluation of additional terms representing the MDH interactions in the transport equation for the turbulent kinetic energy and dissipation rate is carried out firstly. And then, the improvement of model coefficients for the additional terms is achieved. Regardless of the magnetic field orientation, perpendicular and parrel to the main flow, the model coefficients for the additional terms are not changed to maintain the generality of the present model. The prediction results are directly compared to the DNS data to assess the performance of the present model.

덕트에 설치되는 오리피스는 압력과 유량 제어용으로 많이 활용되고 있다. 선박의 거주 구역에 통풍 덕트는 환기와 배기를 위해 설치되며 및 선박의 설계 및 건조 후 검사는 공기 유속과 유량 그리고 소음 기준에 대해 수행된다. 이 연구에서는 선박의 선실 별 유량분배에 중요한 요소인 T-분지관을 대상 으로 오리피스를 적용한 경우 난류운동에너지 분포를 고찰하였다.

This paper presents the dimensionless wall distance, y+ effect on SST turbulent model for wind turbine blade. The National Renewable Energy Laboratory (NREL) Phase VI wind turbine was used for the study, which the wind tunnel and structural test data has publicly available. The near wall treatment and turbulent characteristics have important role for proper CFD simulation. Most of the CFD development in this area is focused on advanced turbulence model closures including second moment closure models, and so called Low-Reynolds (low-Re) number and two-layer turbulence models. However, in many cases CFD aerodynamic predictions based on these standard models still show a large degree of uncertainty, which can be attributed to the use of the  -equation as the turbulence scale equation and the associated limitations of the near wall treatment. The present paper demonstrates the y+ definition effect on SST (Shear Stress Transport) turbulent model with advanced automatic near wall treatment model and Gamma theta transitional model for transition from lamina to turbulent flow using commercial ANSYS-CFX. In all cases the SST model shows to be superior, as it gives more accurate predictions and is less sensitive to grid variations.

난류유동에 의한 소음은 계산비용의 관점에서 음향 상사법을 이용하여 전산유체 기법과 결합해 다양한 해석모델이 연구되고 있다. FW-H 음향상사법을 이용한 유동소음해석의 연구가 활발히 이루어지고 있으나, 기존 문헌들의 결과에서는 계산비용의 관점에서 난류유동에 의한 소음성분을 생략하고 있다. 그러나, 최근의 연구에서 유동소음특성에 있어 난류소음의 중요성이 밝혀진바 있다. 본 논문에서는 RANS 난류모델과 투과성 경계면을 이용한 Permeable FW-H 음향상사법을 이용한 난류유동소음해석에 대해 연구하였다. 2D 실린더에 대하여 직접적으로 변동압력을 추출하는 직접법과 난류성분을 고려하지 않은 FW-H 상사법, 또 난류소음의 성분을 포함하는 Permeable FW-H 방법의 경우를 비교하였다. Permeable FW-H 방법을 통해 일반적으로 적용되는 FW-H 방법에서 해석 불가능한 난류에 의한 소음의 영향을 기존의 FW-H 방법과 동일한 계산비용으로 예측할 수 있었고, 적절한 투과성 경계면 설정을 통해 높은 정확도의 해석이 가능했다. Permeable FW-H 방법을 통한 난류유동해석 절차를 확립하였으며, 그 유용성을 확인했다.

This study is aimed to analyze the hydrodynamic characteristics of the cage net in the circulating water channel. It visualized wake flows using a PIV (paricle imaging velocimetry) and analyzed the flow velocity distribution. In addition, the vorticity and turbulence intensity were analyzed from the wake flow distribution and compared changes by flow velocity. Results showed that the average turbulence intensity in the circulating water channel was very stable showing less than 1% in the range between 0.2 and 0.8 m/s. The drag coefficient affecting to the netting was estimated to be 1.35. The flow decreasing rate of the wake in the middle of the netting was 2.1% at the range of 0.2 m/s and it was constant at 6.6―6.9% over the range of 0.4 m/s irrespective of velocity increases. Finally, the change of turbulence intensity by netting and knot mesh could be confirmed. These results can be utilized as a basic information for the future research of flow characteristics by fishing nets and meshes.

An algebraic model for turbulent heat fluxes which is originally suggested by Suga & Abe is modified on the basis of the elliptic blending equation. In order to satisfy the heat transfer characteristics of near-wall region and the flow center region far away from the wall, the model coefficients of the algebraic heat flux model are modified by using the solution of the elliptic blending equation. The predictions of turbulent heat transfer in a plane channel flow have been carried out with constant wall heat flux and constant wall temperature difference boundary conditions respectively. Also, the predictions are performed at various Prandtl numbers to test the applicability of the model. The prediction results show that the distributions of the turbulent heat fluxes and mean temperature are well captured by the modified algebraic heat flux model

본 연구는 격자수, 첫 번째 격자까지의 거리(YP+), 난류모델 그리고 이산화 방법에 따른 해의 변화량을 조사하였다. 대상선박은 KVLCC이며, 격자구성과 유동해석은 상용코드인 Gridgen V15와 FLUENT를 사용하였다. 검토는 2가지 파트로 나누어서 수행하였다. 첫 번째 파트는 격자수, 난류모델 그리고 이산화 방법의 조합에 따른 해의 영향성을 평가하였다. 두 번째 파트는 적합한 YP+ 선정에 초점을 두었다. 격자수와 이산화 방법이 동일한 경우 마찰저항은 난류모델에 따라 약 1 % 내에서 차이를 보였으나, 압력저항은 약 9 %의 큰 차이를 보였다. YP+와 이산화 방법이 동일한 경우 YP+를 30과 50으로 설정하였을 때 마찰저항은 난류모델에 따라 약 1 % 내에서 차이를 보였으나, 100에서는 약 3 % 차이를 보였다. 반면, 압력저항은 YP+값에 무관하게 난류모델에 따라 약 10 % 차이를 보였다. 난류모델과 이산화 방법이 동일한 경우 격자 수 변화 따라 마찰저항, 압력저항 그리고 전 저항 모두 큰 차이를 보이지 않았다. 난류모델과 이산화 방법이 동일한 경우 YP+의 변화에 따라 마찰저항은 5~8 %의 큰 차이를 보였고, 압력저항은 큰 차이를 보이지 않았다.

본 논문에서는 난류 강도가 풍력발전기 후류에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 축소된 풍력발전기 모델을 이용하여 풍동실험을 수행하였다. 실험 결과 측정 위치에 따라 풍력발전기가 가지는 특성에 따라 후류의 형태가 달라지며, 난류 강도에 따른 영향이 반드시 고려되어야 하는 것으로 나타났다. 난류 강도만을 일부 고려한 격자 난류 조건에서 등류 조건보다 기존의 후류 모델과 보다 더 잘 일치하는 경향을 보이고 있으며, 측정된 난류 강도 값을 바탕으로 수정된 후류 모델을 제안하였다. 향후 다양한 난류 특성이 고려된 합리적인 모델이 필요하다고 판단된다.