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- 저자 : 백중철 (검색결과 61 건)
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백중철,이남주,윤영호 대한토목학회 2017 대한토목학회논문집 Vol.37 No.3
Various types of flow patterns around the stepped weir and spillway, such as the skimming flow over such structures and the wave-type flow with a standing undular hydraulic jump and roller downstream of the structures, are developed in open channels. Unsteady three-dimensional numerical simulations are carried out using a hybrid RANS-LES turbulence modeling approach and the volume of fluid method for resolving free surface fluctuations to represent the turbulent flow including the skimming flow and wave-type flow over a stepped weir installed in a rectangular channel. The comparison of numerical results with an existing experimental measurement reveals that the present numerical simulations reasonably well reproduce the turbulent flow passing the stepped weir, in terms of time-averaged velocity profiles at selected locations downstream of the weir, flow topology characterized by the wave-type andskimming flows, the maximum height and length of the standing wave and the length of reattachment of recirculating zone. Thenumerical result further elucidates the distinct flow behaviors of the wave-type and skimming flow by presenting instantaneous intense variations of free surface and velocity vectors, the distributions of Reynolds shear stress and turbulent kinetic energy andthree-dimensional complex features of coherent structures and total pressure distribution. 계단형 보와 여수로 같은 수공구조물의 상부에서는 스키밍 흐름 그리고 직하류부에서는 정상파를 포함하는 도수 현상인 파형흐름과 같이 다양한 형태의 흐름이 발생한다. 연구에서는 하이브리드 RANS-LES 난류 모델링 기법과 자유수면 변동을 해석하기 위한 VOF (volume of fluid) 기법을 병합한 3차원 부정류 수치모형을 이용하여 계단형 보가 설치된 사각형 개수로에서 발생하는 파형흐름과 스키밍 흐름을 포함하는 난류흐름을 수치모의 하였다. 시간평균 수치모의 결과와 기존 수리모형 실험 결과를 비교분석한 결과, 수치모의는 보 하류부에서의 평균유속분포의 변화, 정체파와 수면와류를 포함하는 파형흐름의 전반적인 수면 변화, 파형흐름의 파고와 길이, 정체파 하부에서 발생하는 재순환 흐름 영역의 길이 등을 양호하게 잘 재현하는 것으로 나타났다. 수치모의를 통해서 자유수면과 순간 유속 벡터의 변동, 전단응력과 난류에너지의 분포 그리고 3차원 난류조직구조와 총압력분포의 형태와 변동 자료를 제시하여 스키밍 흐름과 파형흐름 영역에서의 독특한 흐름 거동 특성을 규명하였다.
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백중철,이남주,Paik, Joongcheol,Lee, Nam Joo 한국수자원학회 2015 한국수자원학회논문집 Vol.48 No.4
표준 k-${\varepsilon}$, RNG k-${\omega}$ 그리고 k-${\omega}$ SST 난류 모형과 VOF (volume of fluid)기법을 이용하여 사각형 광정위어를 통과하는 난류 흐름의 수면 변화와 유속분포를 수치모의 하였다. 지배방정식은 2차 정확도의 유한체적기법을 이용하여 해석하였으며, 두 개의 서로 다른 격자해상도에서 계산을 수행하여 수치해석 결과의 격자 민감도를 분석하였다. 계산 결과를 Kirkgoz et al. (2008)의 실험 결과 그리고 Moss (1972) 및 Zachoval et al. (2012) 무차원화된 실험값과 비교 분석하여 적용한 수치모형의 정확도를 평가하였다. 수치모의 결과는 사각형 개수로에 설치된 광정위어 흐름의 실험결과들을 합리적으로 예측하고 있으면 적용한 난류모형에 따라서 두 개의 주요 흐름분리 영역에서 계산 결과에 차이가 있는 것으로 나타났다. 표준 k-${\varepsilon}$ 모형은 이들 두 개의 흐름분리영역의 크기를 과소산정하고 있으며, k-${\omega}$ SST 모형은 위어 전면부에서 발생하는 흐름분리 영역을 다소 과대 산정하는 것으로 나타났다. RNG k-${\varepsilon}$ 모형은 전반적으로 양호하게 두 흐름분리 영역을 예측하는 한편, k-${\omega}$ SST 모형은 위어 상류부 모서리에서 발생하는 박리거품의 발생 형태를 가장 잘 예측하는 것으로 나타났다. Numerical simulations of free surface flow over a broad-crested rectangular weir are conducted by using the volume of fraction (VOF) method and three different turbulence models, the k-${\varepsilon}$, RNG k-${\omega}$ and k-${\omega}$ SST models. The governing equations are solved by a second-order accurate finite volume method and the grid sensitivity study of solutions is carried out. The numerical results are evaluated by comparing the solutions with experimental and numerical results of Kirkgoz et al. (2008) and some non-dimensionalized experimental results obtained by Moss (1972) and Zachoval et al. (2012). The results show that the present numerical model can reasonably reproduce the experimental results, while three turbulent models yield different numerical predictions of two distinct zones of flow separation, the first zone is in front of the upstream edge of the weir and the second is created immediately behind the upstream edge of the weir where the flow is separated to form the separation bubble. The standard k-${\varepsilon}$ model appears to significantly underestimate the size of both separation zones and the k-${\omega}$ SST model slightly over-estimates the first separation zone in front of the weir. The RNG k-${\varepsilon}$ model predicts both separation zones in overall good agreement with the experimental measurement, while the k-${\omega}$ SST model yields the best numerical prediction of separation bubble at the upstream edge of the weir.
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백중철 한국방재학회 2015 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.14 No.-
토석류(debris flow)와 진흙흐름(mudflow)은 대부분 집중호우에 의해서 유발되며, 사면을 따라서 진흙흐름이나 토석류가 유하할 때, 강우의 직접 유출수 또는 선행강우에 의한 유출수가 존재하는 경우가 많다. 이 경우 토석류의 유동특성을 현저히 변화시킬 수 있는 사면 바닥에서의 강우 유출수의 연행(entrainment) 현상을 토석류 및 진흙흐름 발달과정에서 고려해야만 합리적이고 정확한 수치 모델링이 가능하다. 이 연구에서는 경계면 포착(interface-tracking)기법을 이용한 계산유체동력학 기법을 이용하여 진흙흐름과 토석류 흐름을 재현하기 위환 수치 모델링을 수행한다. 토석류 경계면을 포착하고 위치를 정립하기 위해서 VOF (volume of fluid) 경계면 재구축(interface reconstruction) 기법을 이용한다. 지배방정식은 비압축성(incompressible) 질량보존방정식과 나비어-스톡스(Navier-Stokes) 방정식이며, 서로 다른 유체의 상(phase)애 대한 체적분할이송방정식을 이용한다. 이들 지배방정식은 2차 정확도의 유한체적법(finite volume method)을 이용하여 해석한다. USGS의 연구팀이 대형수로에서 수행한 실험을 통해서 확보한 토석류를 재현함으로서 모형의 적용성을 평가한다.
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DES of Turbulent Flow Over Wall-Mounted Obstacles Using Wall Functions
백중철,Fotis Sotiropoulos 대한토목학회 2012 KSCE Journal of Civil Engineering Vol.16 No.2
An adaptive wall function is employed in Detached-Eddy Simulation (DES), a hybrid Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) -Large Eddy Simulation (LES) model, of turbulent flow past two wall-mounted cubic obstacles in tandem at a Reynolds number Re =22,000 based on the bulk velocity and the obstacle height. Numerical results are compared with previously published DES solutions obtained on wall integration grids and the experimental measurements of Martinuzzi and Havel (2000). The result shows that wallfunction approach in DES allows reasonable reproduction of coherent vortical structures massively separated from the wall-mounted obstacles to be achieved on wall function grids which require just the half of grid nodes of wall resolving grids. The numerical solutions computed by wall function computations reveal energetic unsteady flow fields with complex coherent vortical structures separated from obstacle edges, whose accuracy is better than those obtained by the unsteady RANS computations on the wall integration grid. Wall function solutions appear to be comparable to the wall-resolving DES solutions in most regions except at the junction of obstacle and the bottom wall where the flow is dominated by the horseshoe vortex with intense unsteadiness. The result confirms that DES with wall function approximation can reasonably resolves geometry-induced unsteady three-dimensional turbulent motions.
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백중철,조원철,허준행 한국수자원학회 1999 한국수자원학회논문집 Vol.32 No.2
모멘트법은 Lagrangian 벙법으로서 격자요소 내에서의 농도의 공간분포에 대한 0차, 1차, 2차 모멘트를 고려한고 각 모멘트의 보존성을 유지하면서 농도분포의 이송을 계산하는 방법이다. 따라 각 격자요소에서의 0차 모멘트, 즉 평균농도 뿐만 아니라 1차 및 2차 모멘트 값의 합리적인 초기 설정이 요구된다. 본 연구에서는 각 모멘트들의 초기값 설정방법을 검토하고, 기존 모멘트법의 Couuant 수에 대한 제약조건을 극복하기 위하여 모멘트법을 개선하였다 The method of moments, a Lagrangian scheme, considers the zeroth, first, and second moments of the grid cell spatial distributions of the concentration and then advects the concentration by maintaining conservation of the moments. The reasonable inital de
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백중철,윤영호,신문섭 한국수자원학회 2005 한국수자원학회논문집 Vol.38 No.1
해안매립이 해양의 동수력학, 환경 및 생태계에 미치는 영향을 분석하기 위하여 3차원 동수력학 수치해석을 실시하였다. 이 연구에서는 방조제 건설에 따른 조석, 바람 및 밀도변화 성분을 포함한 조류와 잔차류의 변화를 수치모의 하였다. -좌표로 변환된 지배방정식은 음해유한차분법을 이용하여 해석하였다. 수치모형은 조석의 4대 주요 구성성분인 M, S, 및 의 조석표를 이용하여 검증하였다. 수치해석결과, 주로 조석 및 바람에 의한 잔차류의 변화가 큰 것으로 나 Three-dimensional hydrodynamic numerical simulation is carried out to investigate the effects of the coastal land reclamation on the marine hydrodynamics, environment and ecosystem. The changes of tide, tidal currents and residual currents, including tide
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