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 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

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.