관망의 해석은 관망의 설치, 운영에서 매우 중요한 요소이다. 이를 위한 연구 방법은 1차원 모형과 3차원 모형이 있으나 각각은 정확도와 계산속도의 면에서 관망 해석에 장점과 한계점을 보인다. 2차원 모형의 경우 1차원 모형과 달리 난류 점성을 이용하여 보다 정확한 마찰을 모의할 수 있게 하는데, 이때 사용되는 난류 점성을 모의하는 모형은 Five-Region Turbulence Model을 이용하였다. 그러나 이들 모형에 사용되는 매개 변수들은 실험에 의한 값이기 때문에 이러한 매개변수에 따른 2차원 부정류 해석 방법의 응답 특성을 알아보았다. 이를 위해 실제 상수관망에서의 수격압 데이터와 부정류 해석 모형으로 부터의 수격압 데이터를 비교하고, 다양한 매개변수에 따른 속도 분포 모의 특성을 조사하였다. 이를 통해서, 난류 해석 모형의 마찰 거동과 매개변수와의 관계를 규명하였다.

In this study, a laser sheet technique and PLIF (Planar laser-induced fluorescence) are applied to a laboratory-scale pulverized coal burner of the open type, and the spatial relationship of the pulverized coal particle zone and the combustion reaction zone is examined by simultaneous measurement of Mie scattering and OH-LIF images. It is found that this technique can be used to investigate the spatial relationship of the combustion reaction zone and pulverized-coal particles in turbulent pulverized-coal flames without disturbing the combustion reaction field. In the upstream region, the combustion reaction occurs only in the periphery of the clusters where high-temperature burned gas of the methane pilot flame is entrained and oxygen supply is sufficient. In the downstream region, however, combustion reaction can be seen also within clusters of pulverized-coal particles, since the temperature of pulverized-coal particles rises, and the mixing with emitted volatile matter and ambient air is promoted.

본 연구에서는 중층 밀도류를 모의할 수 있는 k-ε 난류모형의 지배방정식을 제시하고 수치모의를 수행하였다. 깊은 수체에 모형을 적용하여 중층 밀도류를 모의하고 게산된 유속과 초과밀도 분포를 분석하였다. 밀도류의 주 흐름방향을 따라 물 연행으로 인해 유속이 감소되는 것과 Richardson 수의 증가로 인해 유속 변화율이 감소되는 것을 관찰하였다. 유속과 초과밀도의 유사성을 확인하였으나, 난류운동에너지와 소산율의 유사성에서는 보이지 않았다. k-ε 모형의 모의 결과를 이용하여 중층 밀도류의 층적분 모형에서 사용될 수 있는 형상계수를 계산하였다. 또한, 층적분 모형을 이용하여 k-ε 모형에서 사용되는 부력관련 모형상수 (c₃ɛ)와 부피팽창계수 (β0)를 계산하였다.

본 연구에서는 직선 개수로 내에 설치된 수제 모형 주위에서 발생하는 난류 흐름의 특성을 알아보기 위하여 수리모형실험을 수행하였다. 실험은 Froude 수가 0.100과 0.185인 두 가지 흐름 조건에서 이루어졌다. 시간평균유속과 난류 응력을 구하기 위하여 초음파 유속계를 이용하여 3차원 순간 유속을 측정하였다. 실험 결과, 수제 하류에서 난류 응력이 큰 재순환 영역이 존재하는 것으로 확인하였다. Froude 수가 큰 경우와 작은 경우 의 전반적인 평균 유속 분포는 유사하게 나타났으나, 최대 무차원 난류 응력과 최대 무차원 바닥 전단응력은 Froude 수가 증가할수록 차이를 보였 다.

이군집 응집현상은 수자원환경에서 점착성 유사가 결합-해체의 과정을 통해 응집핵-응집체의 이군집 입자크기분포(Biomodal Floc Size Distribution)를 형성하는 일련의 과정을 의미한다. 본 연구는 저난류 및 고난류 두 가지 조건에서 수행한 응집-침전관 실험결과를 바탕으로 이군집 응집모형(TCPBE: Two Class Population Balance Equation)의 적용성을 단일군집 응집모형(SCPBE: Single Class Population Balance Equation) 및 다군집 응집모형(MCPBE: Multi Class Population Balance Equation)과 비교·평가하였다. 기존 SCPBE에 비하여, TCPBE는 응집핵-응집체의 상호작용 및 침강속도차에 따른 응집 기작을 모의할 수 있었다. 또한, 3개의 연립미분방정식을 가진 TCPBE는 30개 미분방정식을 가진 다군집 응집모형(MCPBE: Multi Class Population Balance Equation)과 대등한 모의 결과를 나타내었다. 따라서 TCPBE는 이군집 응집현상을 모의 할 수 있는 가장 단순한 모델로 검증되었고, 향후 수자원환경이나 수처리 공정에 다양하게 적용할 수 있으리라 판단된다.

산업사회에 대한 의존도가 커짐에 따라 당면한 사회의 가장 중요한 문제중 하나는 다양한 오염원으로부터의 환경파괴이다. 최근 들어 지구온난화, 환경오염, 이상기후 등의 문제가 심각하게 제기되고 있고 화산활동, 쓰나미 등의 재해 발생 빈도가 증가하고 있다. 이상기후의 진행 속도가 빠르게 진행되어가고 있는 시점에서 컴퓨터의 연산속도 향상으로 이송 및 확산모델에 대한 수치상의 상당한 진전을 보이고 있나 모델간의 특징에 따라서 이송 또는 확산 처리능력에 단편적인 우월성을 발휘할 뿐 두 과정 모두를 효과적으로 다루지 못하고 있다. 성균관대학교 해안환경 연구실에서는 대기 오염물의 확산 특성을 예측하기 위해 국내외 대기 확산 모델과 비교한 Matlab 기반의 Random Walk Method 오염물질 이동 예측 프로그램을 수립하였다. 하지만 Random Walk Method에 의한 라그란쥐적 모델은 이송이 우월한 지역에서 상당히 효과적이지만 확산이 우월한 지역에서는 많은 입자가 동원되어야 정확도를 확보할 수 있다는 문제점을 안고 있다. 본 연구에서는 수치계산이 빠르고 흐름이 우세한 지역에서도 적용 능력이 탁월한 전방입자추적기법의 이송 확산 모델을 수립하여 모델의 검증 및 전방입자 추적법 이송 연산에 의한 확산 모델을 소개하려고 한다. 본 모델에서는 대기 정보를 실시간으로 기류 흐름을 예측할 수 있는 기상수치예보모델(Regional Date Assimilation and Prediction System; RDAPS)을 활용하고 있다. 따라서 기상장 자료로부터 백두산 화산재가 계절풍 시나리오에 대한 한반도 남부로 확장 진출될 가능성 및 화산재의 분포도, 침적범위를 분석하며 본 모형을 통해 앞으로 우리나라의 원전 사고시 대기중으로 방사성 물질이 확산되는 평가에 활용할 수 있을거라 기대된다.

수충부란 하천형상의 영향으로 유수가 제방에 부딪혀 유속이 상대적으로 상승하는 구간을 말한다. 특히 만곡의 수충부에서는 만곡부 외측에 빠른 유속이 발생하여 제방의 침식을 야기하므로 유속의 흐름 방향을 적절히 조절하여 피해를 줄이는 수리구조물의 설계가 필요하며 대표적으로 수제를 들 수 있다. 수제는 유속을 제어하여 제방이나 하안의 침식으로부터 보호하는 기능 외에도 수생 생물들의 서식처를 제공하고 수제역 내의 재순환 영역이 하천생태 개선의 도움을 주는 등 다양한 기능들로 국내 및 국외에서 활발히 연구되고 있다. 국내에서는 직선 수로에서 수제의 방향, 투과율 변화에 따른 흐름 분리 영역, 선단유속과 선단흐름각에 대한 연구가 수행되었다. 하지만 만곡 수로의 경우, 만곡부 내 이차류 거동에 초점을 맞춘 연구가 진행되었을 뿐, 만곡 하천에서의 수제 설치로 인해 생기는 흐름 변화를 파악하고 그 효용성을 판단하기에는 부족한 실정이다. 국외의 경우, 만곡부에서 변형된 수제(vane, barb)을 설치하여 하상 형상의 변화와 3차원 흐름 패턴과 난류 특성에 대하여 정량적인 수치로 제시하였지만 변형된 수제를 설치하였다는 점에서 한계를 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 만곡수로에서 수리구조물의 설치로 인한 유속의 변화와 그에 따른 난류 인자들의 변화 파악하여 수충보를 보호하는 데 그 목적이 있다. 본 연구에서는 수로 길이 24.4m 주수로폭 0.5m 비탈면경사 1:2, 수로경사 2%의 사행수로에서 실험을 수행하였다. 단일수제의 설치 여부에 따라 두 가지 실험으로 나누어 수행하였으며, 하류수위 0.25m, 유량 0.13m3/sec로 흐름조건을 동일하게 하였다. 평균수심을 특성길이로 산정한 Reynolds 수는 1.35×105으로 수로 내 흐름이 난류 특성을 띄기에 충분히 큰 값을 보였다. 유속의 흐름 특성을 파악하기 위해서 Acoustic Doppler velocimeter(ADV)를 사용하였으며 흐름방향의 수직 단면에 대하여 횡방향과 수심방향에 따라 등간격으로 나누어진 65지점에서 3차원 유속을 측정하였다. 측정된 유속은 이차류와 Reynolds 전단강도와 난류운동에너지를 파악하는 데 이용되었다. 실험결과, 수리구조물 설치로 인해 만곡부 외측에서의 유속이 감소하는 것을 확인할 수 있었고, 주수로에서 제방을 향했던 유속 벡터 또한 그 편각이 감소함을 확인할 수 있었다.

To clarify the characteristics of TKE (Turbulence Kinetic Energy) variation for offshore wind power development, several numerical experiments using WRF were carried out in three different coastal area of the Korean Peninsula. Buoyancy, mechanical and shear production term of the TKE budget are fundamental elements in the production or dissipation of turbulence. Turbulent kinetic energy of the south coast region was higher than in other sea areas due to the higher sea surface temperature and strong wind speed. In south coast region, strong wind passing through the Korea Strait is caused by channelling effect of the terrain of the Geoje Island. Although wind speed is weak in east coast, because of large difference in wind speed between the upper and lower layer, the development of mechanical turbulence tend to be predominant. Since lower sea surface temperature and smaller wind shear were detected in west coastal region, the possibility of turbulence production not so great in comparison with other regions. The understanding of the characteristics of turbulence in three different coastal region can be reduced the uncertainty of offshore wind construction.

The momentum flux and the sensible heat flux were measured with the scintillometers and ultrasonic anemometers at 6 sites of which surface characteristics like roughness length and zero-displacement are different each other. We estimated the momentum flux and the sensible heat flux based on the bulk transfer method with the drag coefficient and the heat transfer coefficient calculated from the temperature and wind speed at two heights. The variation of bulk transfer coefficients showed a remarkable difference depending on the atmospheric stability which is less influenced by the zero-displacement than the roughness length. The estimated sensible heat fluxes were in good agreement with those measured at 3 m, showing 23.7 Wm-2 of the root mean square error that is less than 10% of its maximum. Since the estimated momentum flux is not only effected by drag coefficient but also by wind speed square, the determination of wind speed in the bulk transfer method is critical.

FDS(Fire Dynamics Simulation)은 미국의 NIST가 연소 및 건축불의 화재를 수치해석적으로 해석하기 위해 1980년대부터 개발을 시작해 현재까지 version 6 까지 발표하면서 성능과 기능을 개선해 오고 있는 공개용 코드이다. 하지만 version 5 까지 FDS 코드가 사용한 LES난류모델은 가장 고전적인 형태의 LES모델을 사용하였기 때문에 대형 건축물의 화재해석에 많은 오차가 발생하고 있음이 꾸준히 지적되어왔다. 이로 인해 최근에 발표된 version 6에는 기존의 LES모델을 포함하여 3개의 LES모델이 추가되어 정량적 신뢰성을 강화한 것으로 평가되고 있다. 본 연구에서는 FDS에서 제공하고 있는 4개의 LES 난류모델에 대하여 평판유동 및 평판위의 입방체 주위의 압력분포를 분석하고 비교하여 각 난류모델의 특성과 신뢰성을 검증하고자 하였다.

Blades of wind farm structures should be designed to maximize the capacity generating lift force in the specific range of wind velocity. Although many studies related to wind farm efficiency have been performed but it is few to secure safety in the environment of high wind velocity. This study uses Computational Fluid Dynamics to analyze wind load on the blade and member force transferred to footing. And it is analyze wind load property variation related to the turbulence intensity because the wind property variation can be affected to generate the unstable motion on the blade, tower and footing. The maximum force loaded on the footing can be affected to the response of structure. The load variation by turbulence intensity can be considered when design the wind farm structures.

침수식생 개수로 흐름은구조적으로상부영역과식생영역으로구분되는데, 상부영역은 일반 개수로의 흐름특성을 보이며 식생영역은 줄기에 의해 난류가 억제되어 정수식생 조건의 흐름과 유사하게 단순한 흐름특성을 보인다. 본 논문은 침수식생 개수로 흐름의 난류 및 유사이동 특성에 관한 실험연구이다. 이를 위해 폭 0.5m, 길이 12m인 개수로 실험장치를 이용하여수리실험을 실시하였다. 다양한 유량에 대하여 수심비 2～3인 흐름을 구현하였고, 나무원형 실린더를 이용하여 식

본 연구는 난류현상의 모형화를 위해 널리 이용되는 k-과 k- 난류모형을 비교하는 것이 목적으로, 횡방향 흐름이 무시될 수 있는 U-튜브 모양의 터널형 수로 내 높은 레이놀즈수를 가진 진동 경계층 흐름에 두 난류해석방법을 적용하였다. 난류모형의 적용은 1차원 연직 모형을 통해 이루어지며, 수치 모의 결과, 유속의 분포와 난류운동에너지 (turbulent kinetic energy) 모두에서 두 모형이 매우 유사한 결과를 나타낸다. 이를 통하여, 횡방향

This paper investigates the characteristics of turbulence schemes. Turbulence closures are fundamental for modeling the atmospheric diffusion, transport and dispersion in the boundary layer. In particular, in non-homogeneous conditions, a proper description of turbulent transport in planetary boundary layer is fundamental aspect. This study is based on the Regional Atmospheric Modeling System (RAMS) and combines four different turbulence schemes to assess if the different schemes have a impact on simulation results of vertical profiles. Two of these schemes are Isotropc Deformation scheme (I.Def) and Anisotropic deformation scheme (A.Def) that are simple local scheme based on Smagorinsky scheme. The other two are Mellor-Yamada scheme (MY2.5) and Deardorff TKE scheme (D.TKE) that are more complex non-local schemes that include a prognostic equation for turbulence kinetic energy. The simulated potential temperature, wind speed and mixing ratio are compared against radiosonde observations from the study region. MY2.5 shows consistently reasonable vertical profile and closet to observation. D.TKE shows good results under relatively strong synoptic condition especially, mixing ratio simulation. Validation results show that all schemes consistently underestimated wind speed and mixing ratio but, potential temperature was somewhat overestimated.

난류의 내부 영역의 유속은 단순한 공식으로 표현하기 매우 어려운 형태를 가지고 있다. 이 속도 분포를 기술하는 여러 가지 공식들이 제안된 바 있지만, 모든 공식들은 많은 항들을 가지거나 적분형 또는 음함수꼴을 가지고 있다. 이것은 이 식들이 적용하기 힘들거나, 매개 변수들을 추정하기 어렵다는 것을 의미한다. 이 연구에서는 매끄러운 바닥 위를 흐르는 난류 내부 영역의 유속 분포를 표현할 수 있는 간단한 형태의 새로운 공식을 제안하였다. 이 공식은 전통적인

Vanoni가 1946년에 유사를 포함한 흐름에서는 Karman상수가 감소한다고 제안한 이후로 개수로 흐름에서 유사 입자가 평균 유속 분포를 변화시킨다는 것은 매우 잘 알려진 사실이다. 그러나 유사 입자가 어떤 역할을 하는지, 어떤 매개 변수가 변화할 것인지에 대해서는 현재까지도 논쟁이 계속되고 있다. 한편, 어떤 연구자들은 난류중에 유사입자가 투입되더라도 Karman 수는 변하지 않는다고 주장하였다. 본 연구에서는 Karman 수의 변화에 대한 기존의

복잡한 연료실 내의 유동현상을 난류모형을 적용하여 해석하였다. 적용한 모형은 k-ε, k-Ω, spalart-allmaras, reynolds stress이고, 연로실내의 격자는 혼합격자(hybrid grid) 이다. 속도벡터, 압력분포, 반복계산(iteration)에 의한 잔류치(residual), 동력학적 양정(dynamic head) 등을 모사하였다. 4개의 난류모형을 연료실 유동에 적용하였다. 3차원 수치실험에 앞서, 수치검증을 위하여 2차원 물체 주위의 점성유동을 k-ε 난류모형을 적용하여 모사하였고 항력계수를 비교하였다.

부유사의 거동을 나타내는 데는 이송-확산 방정식이나 이 방정식을 간략화한 식들이 이용된다 이 방정식은 여러 가지 가정하에서 유도되었으나, 이러한 가정에 대해서는 심도있는 검토가 되지 못한 상태에 있다 그 이유는 난류의 측정 자체가 매우 힘들며, 유사가 혼합된 흐름의 경우 물과 유사의 속도를 구별해서 측정하기 매우 힘들기 때문이다. 본 연구는 입자 영상 유속계(PIV, Particle Image Velocimeoy)의 일종인 입자 추적 유속계(PTV, P