전산유체역학의 LES 모델을 통한 단동 온실의 풍압 계수 예측 = Estimation on Wind Pressure Coefficient of Single-Span Greenhouse using LES Turbulence Model of CFD
저자
이민형 ( Minhyung Lee ) ; 김락우 ( Rackwoo Kim ) ; 이인복 ( Inbok Lee )
발행기관
학술지명
한국농공학회 학술대회초록집(Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference)
권호사항
발행연도
2016
작성언어
Korean
주제어
자료형태
학술저널
수록면
117-117(1쪽)
제공처
현재까지 선행 연구에서는 온실의 구조 골조 설계에 적합한 평균 풍압 계수를 제시하고 있다. 그러나, 대부분의 연구에서는 외장재 설계에 사용되는 피크 풍압계수를 고려하지 않는다. 최근 유리 온실 및 대형화 온실이 증가하고 있는 실정에서 외장재 파괴는 빈번하게 발생한다. 이에 따라, 외장재 설계용 피크 풍압계수는 반드시 평가되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 전산유체역학 시뮬레이션을 이용하여 온실의 구조 설계용 평균 풍압계수와 외장재 설계용 피크 외압 계수의 예측을 하였으며 풍동 실험의 결과와 비교 분석을 실시하였다.
먼저, 다양한 환경 조건에 따라 간척지 풍환경을 적용하여 풍동 실험을 통해 단동 양지붕형 온실의 풍압 분포를 측정하였다. 측정한 결과를 바탕으로 전산유체역학 난류 모델 중 유동의 비정상성 흐름 모의가 우수한 LES 난류 모델을 이용하여 시간 별 풍압계수를 도출하였다. 데이터 처리를 거쳐 각 풍압공 위치 별로 평균 풍압계수 및 피크 외압계수를 도출하였으며 풍동 실험으로부터 측정한 풍압계수와 비교 분석하였다. 추가적으로 김락우 (2015)가 SST k-ω 난류 모델로부터 도출한 평균 풍압계수와 본 연구에서 도출한 평균 풍압계수를 비교하였다.
결과에 따르면, 풍동 실험과 전산유체역학의 평균 풍압계수의 정성적인 분포는 매우 일치하였다. 또한, 정량적으로 분석하였을 때 중앙부 라인과 단부 라인에서 풍동 실험 결과와 전산유체역학 결과가 일치함을 알 수 있다. 특히, 기존 김락우 (2015)가 예측한 SST k-ω 모델보다 본 연구에서 사용한 LES 모델이 풍하측 지붕면 및 벽면에서 풍동 실험의 결과를 보다 잘 예측한다. 최대, 최소 풍압계수를 검증 결과, 전산유체역학 모델로부터 도출한 피크 풍압계수는 일부 풍압공에서의 오차를 제외하고 대부분의 풍압공에서 풍동 실험의 결과와 일치하는 것을 확인할 수 있다. 본 연구에서 적용한 전산유체역학 모델은 평균 풍압계수 뿐 만 아니라 피크 풍압계수 역시 적절하게 모의한다고 판단할 수 있다.
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