This study is carried out to analyze the velocity distribution for each location and the uniformity index according to straight distance on exit side by changing the design factors of branch pipe connected to 180° circular mixing-tee using RSM(Reynolds Stress Model) turbulence model. As the results of the flow characteristics according to hydraulic diameter, the velocity profiles in the 90° sectional area are generally similar. In the 180° section, the maximum velocity point shows Y/D=0.7~0.8 after rapid increase of the flow velocity. In the result according to the distance away from inlet, the maximum velocity point in the 90° sectional area is located in outer side of the curved pipe as the distance away from inlet increases. In the 180° sectional area, the maximum velocity point is showed in Y/D=0.7~0.8 after the rapid increase of the flow velocity regardless of the variation of branched distance. In case of inclined angle, the maximum velocity point in the 90° sectional area is located in outer side of the curved pipe as the inclined angle increases. In the 180° sectional area, the maximum velocity point is observed in Y/D=0.8 regardless of the inclined angle. In addition, the uniformity index of flow velocity shows that it is stabilizing after approximately L/D=40 away from the end of the curved pipe regardless of the flow factors in the branch pipe.

In this study, the heat flow characteristics of natural convection was theoretically analyzed with time by changing various locations of heat trace with tube surface about enclosed circular tube by applying nominal tube diameter 90 mm of KS D 3507. Before carrying out CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis, it is presumed that the boundary condition is the tube’s inside and outside fluid temperature of 273 °K, the tube surface heat flux according to the heat trace location of 16 W/m. The result confirmed that water of inside tube is occurred natural convection caused by density difference depending on temperature profile. Additionally, in case of heat trace location, the heat transfer and flow characteristics showed clearly that two-heat trace location =135° and 180° was more favorable distribution than one-heat trace appropriate location =135°.

기름과 가스 수송 라인 및 선박 내에 설비된 유체 기계들에 관련된 파이프 내에 층상류 흐름이 존재할 수 있다. 이 때문에 수평 혹은 작은 경사 파이프 내에 발생할 수 있는 층상류 흐름을 예측하기 위한 많은 이론과 상관식이 제시되었다. 기존 연구들은 각 상의 물성, 점성, 밀도 및 파이프의 기하학적 형상 등이 층상류 흐름에 주는 효과에 관한 것이 대부분이고, 중력의 크기 및 파이프의 큰 경사 기울기에 관한 연구성과는 매우 드문 실정이다. 따라서 본 연구에는 중력크기 및 파이프 경사도 변화가 층상류 발생 조건에 미치는 영향에 대해 이론적 연구가 수행되었다. 또한 본 해석을 통하여 0.17g 및 0.33g 조건에서는 비록 수직상향 흐름일지라도 매우 낮은 액체상의 유량조건에서는 층상류 흐름이 존재할 수 있음을 알 수 있었다.

장애물이 있는 배관속의 점성유동을 다양한 난류모형을 적용하여 해석하였다. 적용한 난류모형은 k-ε, k-Ω, Spalart-Allmaras, Reynolds stress 이고, 배관내의 격자는 구조격자(structured grid) 이다. 속도벡터, 압력분포 반복계산(iteration)에 의한 잔류치(residual), 양정(dynamic head) 등을 모사하였다. 4개의 난류모형을 배관유동에 적용하였고 상용 프로그램을 사용하여 해석을 수행하였다.