2차원 표층밀도에 대한 난류모델의 비교연구 = A Comparative Study of Turbulence Models for Buoyant Surface Jet
저자
강인식 (부산대학교 생산기술연구소) ; 김기흥 (진주산업대학교 토목공학과) ; 허재영 (대전대학교 토목공학과)
발행기관
학술지명
生産技術硏究所論文集(Journal of Research Institute of Industrial Technology)
권호사항
발행연도
1998
작성언어
Korean
주제어
KDC
530.9
자료형태
학술저널
수록면
37-53(17쪽)
제공처
소장기관
표층밀도분류에 대한 수치계산에서 문제가 되는 것은 자유수면의 처리, 난류흐름에 있어서 레이놀즈응력/플럭스 및 특히 난류변동성분에 미치는 부력효과이며, 이것에 대한 보다 집중적인 연구가 필요하다. 또한 농도장이나 온도장에서의 난류변동성분 측정에 있어서의 어려움으로 인한 실험데이터의 부족으로 수치계산으로부터 얻어진 예측결과의 검증은 아직 정성적인 단계에 머무르고 있다. 본 연구는 자유수면을 갖는 2차원 표층밀도분류에 대한 유동특성을 조사하기 위한 계산의 간편성 때문에 널리 이용되는 k-ε모델과 난류의 비등방성을 고려한 대수응력모델의 프로그램을 개발하였다. 수치계산결과와 실험자료를 비교한 결과 k-ε모델은 운동량 탁월영역에서 2차원 표충밀도분류의 유동특성을 양호하게 재현하지만, 부력 탁월영역에서는 모델의 적용성에 대한 한계를 나타내고 있음을 확인하였다. 반면에 대수응력모델에 의한 계산결과는 전영역에서 흐림의 특성을 합리적으로 예측함을 입증하였다.
The numerical studies on the surface buoyant jets have remained of requiring more intensive investigation for problems due to the treatments of free surface, Reynolds stress/flux terms in turbulent flow and especially buoyancy effects on the turbulent fluctuations, etc. The verification of predicted results from the numerical study still stays in the qualitative stage, because of the lack of experimental data, due, to the difficulties in measuring the turbulent fluctuations in concentration or temperature fields.
In the study, the computer programs of k-ε model being widely used for the simplicity of computation and algebraic stress model that consider anisotropy of turbulent flow have been developed to compute the characteristics of two-dimensional surface buoyant jets with the free surface boundary condition. By comparing these results with experimental data, it is found that k-ε model can predict fairly well the characteristics of two-dimensional surface buoyant jets in the momentum region, but in buoyancy dominant stratified region this model has limitation to the applicability of them. On the other hand, algebraic stress model are proved to predict the flow characteristics in entire region reasonably.
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