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논문KCI 등재

유동입구 적분길이 스케일의 변화에 따른 난류경계층생성 특성

Effect of Inflow Length Scales on the Generation of Turbulent Boundary Layer Flow

임희창|이영태
한국풍공학회|2017.12|한국풍공학회지 (Journal of the Wind Engineering Institute of Korea)|제21권 제4호|pp. 171-178

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합성법CFD전산유체역학난류경계층대와류모사Turbulent Boundary Layer길이스케일Inflow Generation

초록

최근 대기환경 및 난류해석분야에 관심을 받고 있는 대와류모사(LES)는 그 적용분야도 다양하다. 특히 LES를 이용한 난류 유동장 해석 시, 실제와 유사한 난류의 특성을 지니고 있는 입구조건을 부여하면 해석 도메인 내에서 실제 난류를 보다 빠르게 생성시 킬 수 있다. 본 연구에서는 LES를 이용한 해석으로 난류경계층을 수치해석 도메인 내에 빠르게 생성시킬 수 있도록 하기 위해 입구 조건으로 기존에 많이 적용하는 방법 중 하나인 합성법(synthesis method)이 이용되었고, 수치해석 도메인 내에 만들어진 난류특성들을 기존의 연구결과들과 비교하였다. 입구에 유입되는 몇몇 유동특성들은 기존의 연구결과와 동일한 값을 입력할 수 있으나 유동방향의 길이크기는 쉽지 않다. 그로인해 기존의 연구결과들과 비교하였을 때, 채널 내에서 발달한 난류특성들은 약간의 차이를 나타내지만 유입데이터와 큰 차이는 나타나지 않았다. 또한, 본 합성법을 통한 난류 입구유동의 길이크기에 따른 응답특성을 확인하기 위하여, 폭방향으로 다양한 길이스케일 변화를 주어 그 특성을 확인하였다. 그 결과, 폭방향의 길이스케일이 커질수록 벽면의 전단응력의 회복이 빨라졌으며, 이는 난류경계층의 발달이 빨라지는 것을 의미한다.

Abstract

Large Eddy Simulation (LES), which has recently been developed and used for the climate environment and turbulent flow analysis, can be applied for a variety of area. In particular, in order to achieve a faster performance, an artificial generation of inflow turbulent flow would be able to make the faster calculation as well as obtain the real turbulent flow in the domain. The study aims to build a synthetic inflow generator, which generates the real turbulent boundary flow in the domain. The results are compared with the existing data which was similarly obtained in the calculated and measured domain. In addition, the variation in inlet integral length scale on the inlet section shows that the larger length scale in spanwise direction has the faster recovery of wall shear stress, which means that the development of the turbulent boundary layer is fast on high length scales in spatial direction.

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