건물군 내의 난류 유동에 의한 오염물질 확산을 LES 기법을 이용해 해석하였다. 본 연구의 동기는 복잡한 건물 내의 오염물질 확산을 효과적으로 예측하려는 노력에 기인한다. 결과적으로 확보될 예측 기술은 화학적으로 치명적인 재난을 예방하거나 기발생된 사고에 대한 빠른 대처를 가능케 할 것이다. 우선, 채널 내 난류 유동에 의한 농도 확산 및 단일 큐브 주위의 농도확산에 대한 타 연구 결과와의 비교를 통해 본 코드의 검증을 수행하였다. 그 다음에 도심 도로변의 배기가스에 의한 대기 오염을 모사하였다. Lagrangian dynamic subgrid-scale model이 유동장 및 농도장에 대한 난류 모델기법으로서 사용되었으며 log-law에 기반을 둔 유동장에 대한 벽모델이 바닥면과 건물 표면에 적용 되었다. 건물의 형상은 가상경계법을 이용해 직교좌표계에서 구현되었다.

본 연구는 LES를 이용해 건물군 주위의 풍환경을 수치적으로 해석하였다. 본 연구의 동기는 강풍 피해에 대한 위험도 평가 기술을 개발하려는 노력에 기인한다. Lagrangian dynamic subgrid-scale model이 난류 모델링으로서 사용되었으며 log-law에 기반을 둔 벽모델이 바닥면과 건물 표면에 적용되었다. 건물의 형상은 가상경계법을 이용해 구현되었으며 직교좌표계를 이용하였다. 위험도 평가에서 중요한 인자는 평균 물리량 뿐만 아니라 그 RMS 값이다. 몇몇 선택된 건물의 표면과 그 주위의 압력 및 속도, 난류 강도 등을 도시화하였으며, 특히 사람 높이에서의 그러한 물리량들의 평균과 RMS값을 도시함으로써 인간에 대한 직접적인 위험도를 예측하였다.

대기의 밀도 성층화는 대기 과학적 측면에서 다양한 현상을 유발하는 인자로 인식되어 오고 있다. 대기의 밀도 성층화와 지형의 상호 작용에 의한 현상은 비단 대기 과학적인 관심일 뿐 만 아니라 산악주위를 비행하는 항공기의 갑작스런 부침에도 영향을 미치며 간접적으로는 대기의 온도 역전현상으로 인해 도시 지역에 발생하는 대기 오염물질의 갈색 구름 (brown cloud)의 형성에도 영향을 미친다. 이와 같이 밀도 성층화는 건축, 토목, 환경, 해양, 기계와 관련된 유동에서 매우 중요한 역할을 하는 유동유발 인자이다. 하지만 밀도 성층이 관련된 유동의 해석은 국내에서는 극히 미미한 실정이고 외국에서는 실험을 중심으로 비교적 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 3차원 지형 주위의 밀도 성층 유동 현상을 이해하기 위하여 전산 유체역학을 통한 해석을 수행하였다. 수치 기법으로 가상 경계법을 사용하여 반구(hemisphere)와 3차원 축대칭 언덕(Gaussian hill) 주위 성층유동에 대한 해석을 수행하여 Re 및 Fr 와 장애물의 형상 변화가 유동장에 주는 영향에 대해 중점을 두었다. 한 개의 장애물뿐 만 아니라 2개의 언덕이 주유동 방향으로 배열되어 있을 때 그 거리에 따른 상호작용이 연구되었으며 층류 영역에서 연구가 진행되었다. 연구 결과 Fr<0.4일 때 장애물 후류에서 와흘림이 발생하며 성층이 강해질수록 Re의 효과는 약해지고 와흘림의 성격은 일률화 된다. 특히 Fr=0.2일 때 St의 값이 형상에 조차 의존하지 않고 약 0.19로 수렴하는 결과를 낳았다. 상부로 갈수록 수평단면적이 급격히 감소하는 3차원 언덕의 형상적 특징은 Re를 감소시키는 효과를 발생시킨다. 이런 효과는 비성층 유동에서 잘 나타나고 있으며 같은 Re 임에도 불구하고 3차원 언덕 주위의 유동 현상과 반구 주위의 유동현상이 서로 같지 않은 것을 알 수 있다. 뿐만 아니라 3차원 언덕의 형상적 특징은 강성층에서 높이에 따른 와구조의 위상 변화를 유발한다. 반구의 경우 장애물의 상하부에서 거의 동시에 와류가 활성화되는 반면 3차원 언덕의 경우에는 언덕의 하부보다 상부에서 먼저 와류가 형성됨을 확인하였다.