• 제목, 요약, 키워드: RANS equation

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수직항력식 터빈을 이용한 풍력발전 시스템의 형상 변화 및 피치각 변화에 관한 유동해석 (Numerical Analysis of Wind Turbine of Drag Force Type with change of Blade Number and Pitch Angle)

  • 박찬;박금성;박원규;윤순현
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • pp.61-64
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    • 2004
  • To analyze the performance of Wind turbine of the drag force type, 3-D RANS equations were solved by the iterative time marching method on sliding multiblock grid system. The numerical flow simulations by changing blade number and pitch angle were carried out : blade number = 15, 20 circumferentially; pitch angle = $30^{\circ},\; 50^{\circ}$ radially. The torque coefficient was also calculated.

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DES 모형을 이용한 270도 곡관 내 난류유동에 관한 수치해석 (Numerical investigation of Turbulent Flow in $270^{\circ}$ Bend using DES approaches)

  • 서정식;신종근;홍성호;최영돈
    • 대한설비공학회:학술대회논문집
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    • pp.558-563
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    • 2007
  • Detached Eddy Simulation(DES) is performed for turbulent flow of the $270^{\circ}$ bend at a Reynolds number of 56,690. A Fine grid generation is used near a wall in order to satisfy the wall boundary condition of y+<1. Turbulence models adopted for DES and Reynolds Average Navier Stokes(RANS) simulation are SST(Shear Stress Transfort) model. Solutions for both streamwise and circumferential velocity components are compared with the experimental data by Lee for $270^{\circ}$ bend and by Chang for $180^{\circ}$ bend.

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CFD에 의한 2차원 지면 효과익 주위의 난류유동계산 (Numerical Simulation of Turbulent Flow around 2-D Airfoils in Ground Effect)

  • 전호환;장용훈;신명수
    • 대한조선학회논문집
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    • v.39 no.3
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    • pp.28-40
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    • 2002
  • 지면효과를 받는 2차원 날개 주위의 난류유동을 비압축성 RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes) 방정식과 유한차분법(Finite Difference Method)을 이용하여 해석하였다. 높은 레이놀즈수에 효과적인 Baldwin-Lomax 난류모델을 사용하였다. 본 연구의 목적은 지면효과를 받는 2차원 날개단면에서의 각기 다른 두 바닥 경계조건(이동지면, 고정지면)에 따른 유동의 특성을 파악하는 것이다. Clark-Y(t/C 11.7%)날개단면의 계산 결과와 발표된 계산결과 및 실험 값과의 비교를 통해 본 수치해석 프로그램의 정확성을 검증하였다. NACA4412 날개단면에 대해 지면과의 높이변화에 대해서 두 바닥 경계조건에 대해서 유동해석을 수행하였다 계산결과에 의하면 이동지면과 고정지면에 대해서 양력과 모멘트는 별 차이가 없으나 항력은 고정지면의 경우가 이동지면의 경우보다 다소 작았다. 따라서 풍동시험에서 고정지면의 결과는 이동지면에 비해 상대적으로 저항이 낮게 평가될 가능성이 있다고 본다.

Numerical simulation of cavitating flow past cylinders

  • Park, Warn-Gyu;Koo, Tae-Kyoung;Jung, Chul-Min;Lee, Kurn-Chul
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • pp.327-333
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    • 2008
  • The cavitating flow simulation is of practical importance for many engineering systems, such as marine propellers, pump impellers, nozzles, injectors, torpedoes, etc. The present work has developed a base code for simulating cavitating flows past cylinders and hydrofoils. The governing equation is the Navier-Stokes equation based on homogeneous mixture model. The momentum and energy equation is in the mixture phase while the continuity equation is solved in liquid and vapor phase, separately. The solver employs an implicit preconditioning algorithm in curvilinear coordinates. The computations have been carried out for the cylinders with spherical, 1- and 0-caliber forebody and hydrofoil of ALE and NACA cross-section and, then, compared with experiments and other numerical results. Fairly good agreements with experiments and numerical results have been achieved. The present base code has shown the feasibility to solve the cavitating flow past supercavitating torpedo after the improvement for compressibility effects and interactions with hot exhaust gas of propulsive rocket.

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Numerical simulation of cavitating flow past cylinders

  • Park, Warn-Gyu;Koo, Tae-Kyoung;Jung, Chul-Min;Lee, Kurn-Chul
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • pp.327-333
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    • 2008
  • The cavitating flow simulation is of practical importance for many engineering systems, such as marine propellers, pump impellers, nozzles, injectors, torpedoes, etc. The present work has developed a base code for simulating cavitating flows past cylinders and hydrofoils. The governing equation is the Navier-Stokes equation based on homogeneous mixture model. The momentum and energy equation is in the mixture phase while the continuity equation is solved in liquid and vapor phase, separately. The solver employs an implicit preconditioning algorithm in curvilinear coordinates. The computations have been carried out for the cylinders with spherical, 1- and 0-caliber forebody and hydrofoil of ALE and NACA cross-section and, then, compared with experiments and other numerical results. Fairly good agreements with experiments and numerical results have been achieved. The present base code has shown the feasibility to solve the cavitating flow past supercavitating torpedo after the improvement for compressibility effects and interactions with hot exhaust gas of propulsive rocket.

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고정상 및 이동상 수로에서 댐 붕괴파의 3차원 수치해석 (Three-dimensional Numerical Analysis of Dam-break Waves on a Fixed and Movable Bed)

  • 김대근;황건
    • 대한토목학회논문집
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    • v.31 no.4B
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    • pp.333-341
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    • 2011
  • 본 연구에서는 RANS를 지배방정식으로 하는 3치원 수치모의를 이용하여 댐 붕괴로 인한 3차원적인 흐름 특징이 지배하는 댐 직하류에서 댐 붕괴파의 전파 현상, 특히 홍수파의 비정상성과 불연속성, 홍수파와 그 빈사파의 영향, 상류 및 사류 흐름의 혼재, 마른 하도에서의 전파, 이동상 수로에서의 전파와 같은 복잡한 현상을 포함하는 홍수파의 전파를 해석하였다. 부분 댐 붕괴로 인한 홍수파의 전파 해석과 90${\circ}$ 만곡을 가지는 실험수로에서의 홍수파 전파 해석에서는, 2차원 천수방정식을 지배방정식으로 사용하는 수치모의의 한계점으로 지적되었던 댐 붕괴 지점에서의 급격한 수위 변화와 저수지에서의 수위 진동 현상을 제대로 모의할 수 있었다. 또한 댐을 경계로 상류와 하류의 지형이 평행하거나 상류가 높은 또는 하류가 높은 계단형의 이동상 수로에서의 홍수파의 전파 및 하상변동을 성공적으로 모의할 수 있었다.

Computational modeling of the atmospheric boundary layer using various two-equation turbulence models

  • Juretic, Franjo;Kozmar, Hrvoje
    • Wind and Structures
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    • v.19 no.6
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    • pp.687-708
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    • 2014
  • The performance of the $k-{\varepsilon}$ and $k-{\omega}$ two-equation turbulence models was investigated in computational simulations of the neutrally stratified atmospheric boundary layer developing above various terrain types. This was achieved by using a proposed methodology that mimics the experimental setup in the boundary layer wind tunnel and accounts for a decrease in turbulence parameters with height, as observed in the atmosphere. An important feature of this approach is pressure regulation along the computational domain that is additionally supported by the nearly constant turbulent kinetic energy to Reynolds shear stress ratio at all heights. In addition to the mean velocity and turbulent kinetic energy commonly simulated in previous relevant studies, this approach focuses on the appropriate prediction of Reynolds shear stress as well. The computational results agree very well with experimental results. In particular, the difference between the calculated and measured mean velocity, turbulent kinetic energy and Reynolds shear stress profiles is less than ${\pm}10%$ in most parts of the computational domain.

Free Surface Flow in a Trench Channel Using 3-D Finite Volume Method

  • Lee, Kil-Seong;Park, Ki-Doo;Oh, Jin-Ho
    • 한국수자원학회논문집
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    • v.44 no.6
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    • pp.429-438
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    • 2011
  • In order to simulate a free surface flow in a trench channel, a three-dimensional incompressible unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations are closed with the ${\kappa}-{\epsilon}$ model. The artificial compressibility (AC) method is used. Because the pressure fields can be coupled directly with the velocity fields, the incompressible Navier-Stokes (INS) equations can be solved for the unknown variables such as velocity components and pressure. The governing equations are discretized in a conservation form using a second order accurate finite volume method on non-staggered grids. In order to prevent the oscillatory behavior of computed solutions known as odd-even decoupling, an artificial dissipation using the flux-difference splitting upwind scheme is applied. To enhance the efficiency and robustness of the numerical algorithm, the implicit method of the Beam and Warming method is employed. The treatment of the free surface, so-called interface-tracking method, is proposed using the free surface evolution equation and the kinematic free surface boundary conditions at the free surface instead of the dynamic free surface boundary condition. AC method in this paper can be applied only to the hydrodynamic pressure using the decomposition into hydrostatic pressure and hydrodynamic pressure components. In this study, the boundary-fitted grids are used and advanced each time the free surface moved. The accuracy of our RANS solver is compared with the laboratory experimental and numerical data for a fully turbulent shallow-water trench flow. The algorithm yields practically identical velocity profiles that are in good overall agreement with the laboratory experimental measurement for the turbulent flow.

하이드라진(N2H4) 아크젯 추력기의 수치적 모델링 (Numerical Modeling of Hydrazine-Fueled Arcjet Thruster)

  • 신재렬;이대성;오세종;최정열
    • 한국항공우주학회지
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    • v.36 no.9
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    • pp.907-915
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    • 2008
  • 하이드라진(N2H4) 아크젯 추력기의 열화학 유동장 해석을 위한 전산유체해석을 수행하였다. 열복사와 전기장이 고려된 압축성 유동해석을 위해서 RANS 방정식을 수정하여 사용하였다. 로렌츠 힘과 Ohm 가열효과를 고려한 Maxwell 방정식이 유동방정식과 결합되어 전기 방전으로 인한 전기장해석을 위해 이용되었다. 아크젯 추력기 내부에서 유동장은 충분히 고온상태이기에 화학평형 해석이 이용되었으며, 광학 두께를 이용한 열복사 모델이 유동방정식에 적용되었다. 계산 결과들은 아크젯 추력기유동이 동결유동에 비해 추력은 180%증가되며, 비추력은 200%가까이 상승됨을 보여준다. 또한 유동장 해석 결과들은 아크젯 추력기 내부의 열적 물리적 특성에 대한 이해를 돕는다.

개수로 흐름의 3차원 전산해석을 위한 유효 벽면거칠기 산정 (Evaluation of Effective Wall Roughness for 3D Computational Analysis of Open Channel Flow)

  • 최준우;백운일;이상목;윤성범
    • 대한토목학회논문집
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    • v.28 no.6B
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    • pp.627-634
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    • 2008
  • 개수로의 난류흐름을 VOF(Volume of Fluid)기법을 채용한 RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) 방정식 모형을 사용하여 수치모의할 때 벽면함수의 거칠기를 산정하기 위해 고려해야 하는 점들을 연구하였다. 거친 벽면상의 흐름을 위한 벽면함수의 거칠기 상수(roughness constant)는 관수로 흐름의 실험을 통하여 얻어진 값을 사용한다. 그러나 개수로 흐름에서는 이 거칠기 상수가 Froude 수에 따라 변화하므로 이를 고려할 수 있어야 하며, 개수로에서 광범위하게 사용되는 Manning 조도계수에 상응하는 벽면 거칠기 높이(roughness height)를 산정하여 사용할 수 있어야 있다. 본 연구에서는 모형에 입력되는 벽면함수의 거칠기 높이와 Manning 조도계수 사이의 관계를 분석하였다. 이를 바탕으로 수치모형의 특성이 고려되고 Manning 조도계수의 함수로 표현되는 유효 거칠기 높이 산정식을 제안하였다.

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