Efficiency Enhancement of CFDS Code

The numerical analyses of the complicated flows are widely attempted in these days. Because of the enormous demanding memory and calculation time, parallel processing is used for these problems. In order to obtain calculation efficiency, it is important to choose proper domain decomposition technique and numerical algorithm. In this research we enhanced the efficiency of the CFDS code developed by ADD, using parallel computation and newly developed numerical algorithms. For the huge amount of data transfer between blocks non-blocking method is used, and newly developed data transfer algorithm is used for non-aligned block interface. Recently developed RoeM scheme is adpoted as a spatial difference method, and AF-ADI and LU-SGS methods are used as a time integration method to enhance the convergence of the code. Analyses of the flows around the ONERA M6 wing and the high angle of attack missile configuration are performed to show the efficiency improvement.OAIID:oai:osos.snu.ac.kr:snu2005-01/104/0000004648/22SEQ:22PERF_CD:SNU2005-01EVAL_ITEM_CD:104USER_ID:0000004648ADJUST_YN:NEMP_ID:A001138DEPT_CD:446CITE_RATE:0FILENAME:CFDS_코드의_효율성_개선.pdfDEPT_NM:기계항공공학부EMAIL:[email protected]:

동아시아 건식 침적이 지표 오존 농도에 미치는 영향

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 지구환경과학부, 2013. 2. 박록진.인간 건강에 영향을 줄 뿐만 아니라 식생의 성장에도 영향을 주는 대기 오염 물질 중 하나인 오존은 지표에서 복잡한 NOx-VOC 광화학 반응과 소멸 과정들에 의해서 그 농도가 결정된다. 불충분한 관측과 수치 모의 연구로 아직 그 불확실성이 큰 건식 침적 과정에 대해서 초점을 맞추어 동아시아 지역에서 오존 결정 과정을 이해하기 위해 3차원 지역 규모 대기 화학 수송 모형인 WRF-Chem 을 이용하였다. 여기서 널리 쓰이는 두 건식 침적 모수화 방안인 WRF-Chem 에 쓰이는 Wesely 방안과 CMAQ에 쓰이는 M3DRY 두 방안을 비교하였다. 똑같은 기상장 조건에서 앞서 언급한 다른 두 건식 침적 모수화 방안을 이용한 건식 침적 속도를 비교한 결과, M3DRY 방안이 Wesely 방안을 사용하였을 때 보다 건식 침적 속도를 낮게 모의해 상당히 다른 양상을 보여 주었다. 이 차이는 지면 유형에 의존적인 지표면 저항의 차이에 의한 것으로 나타났다. 모의된 건식 침적 속도를 미국 BEACHON-ROCS 관측 캠페인에서의 건식 침적 속도와 비교하였을때 Wesely 방안을 사용한 모의 결과가 일변화를 잘 모의하는 점에서 관측과 더 잘 일치하는 것을 확인하였다. 우리는 지면 조건에 따라 오존 모의의 민감도를 이해하기 위해서 기본 지면 사용 정보인USGS 지면 사용 정보에서 MODIS 지면 사용 정보로 바꾸어 민감도 분석을 수행하였다. 잎 면적 지수의 변화와 도시 및 건물 사용 정보의 할당으로 기공 저항이 증가하게 되어 건식 침적 속도가 내려가 풍하측 지역에서 오존 농도가 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 이렇게 지면 사용 정보를 바꾸었을때 특히 일본에서 관측과 지표 오존 농도가 더 잘 일치하는 것을 알 수 있었다. 하지만 전구 물질의 배출과 화학반응, 수송 과정 등과 같은 다른 요소들이 오존에 큰 영향을 줄 수 있고 동아시아에서 오존에 대한 우리의 이해를 높이기 위해서 화학 물질 관측과 수치 모의가 결합된 통합적인 연구가 앞으로도 필요할 것이다.초 록 i TABLE OF CONTENTS iii LIST OF TABLES AND FIGURES v 1. 서론 1 2. 모형 설명 4 2.1 사용한 모형 4 2.2배출량 5 2.3 화학장의 초기값과 경계값 8 2.4모형 모수화 방법 10 2.5 기상장 13 3. 건식 침적 과정 14 3.1 건식 침적 14 3.2 사용한 건식 침적 모수화 방법 15 3.3 공기 역학적 저항 15 3.4 준층류 저항 16 3.5 지표면 저항 17 3.5.1 식생에 의한 지표면 저항 기여 18 3.5.2 기공 저항과 엽육 저항 19 3.5.3각피 저항 21 3.5.4 식생층 내 저항 23 3.5.5 표면 노출에 의한 저항 24 4. 건식 침적 모수화 방법에 따른 동아시아 지역의 지표 오존 농도 26 5. 지면 사용 정보가 동아시아 오존 건식 침적 속도에 미치는 영향 37 6. 건식 침적 속도와 관측과의 비교 42 7. 관측과 모의된 지표 오존 농도의 비교 46 8. 결론 49 References 52 Abstract 56 감사의 글 59Maste

Characteristics of Supersonic Jet Impingement on a Flat Plate

Viscous solutions of supersonic jet impinging on a flat plate normal to the flow are simulated using three-dimensional Navier-Stokes solver. The jet impinging flow structure exhibits such complex nature as shock shell, plate shock and Mach disk depending on the flow parameters. Among others, the dominant parameters are the ratio of the nozzle exit pressure to the ambient pressure and the distance between the nozzle exit plane and the impinging plane. In the present study, the nozzle contour and the pressure ratio are held fixed, while the jet impinging distance is varied to illuminate the characteristics of the jet plume with the distance. As the plate is placed close to the nozzle at 3D high, the computed wall pressure at or near the jet center oscillates with large amplitude with respect to the mean value. Here D is the nozzle exit diameter. The amplitude of wall pressure fluctuations subsides as the distance increases, but the maximum mean pressure level at the plate is achieved when the distance is about 4D high. The frequency of the wall pressure is estimated at 6.0 kHz, 9.3 kHz, and 10.0 kHz as the impinging distance varies from 3D, 4D, to 6D, respectively

Turbulent Flow Analysis Using CFDS Scheme

An evaluation of one algebraic and two one-equation eddy viscosity-transport turbulence closure models as implemented to the CFDS(Characteristic Rux Difference Splitting) scheme is presented for the efficient computation of the turbulent flow. Comparisons of Baldwin-Lomax model as algebraic turbulence model and Baldwin-Barth and Spalart-Allmaras model as one-equation turbulence model are presented for five test cases; two cases for 2-dimensional flow and three cases for 3-dimensional flow. The numerical result of the CFDS scheme is examined through direct comparison with the experimental data.효율적인 난류 유동장 해석을 위해 CFDS 기법에 1개의 대수적 난류 모텔과 2개의 1-방정식 난류 모텔이 적용되었다. 대수적 난류 모델인 Baldwin-Lomax 난류모델과 1-방정식 난류 모델인 Baldwin-Barth, Spalart-Allmaras 난류 모델을 비교하기 위해 2차원 유동에 대해서 2가지 경우， 3차원 유동에 대해서는 3가지 경우에 대해 해석하였다. CFDS 기법의 수치적 결과의 타당성은 실험치와의 비교를 통하여 입증하였다.본 연구는 국방과학연구소의 기초연구 과제 지원 "CFD 유동 해석의 웅용성 증대"(과제번호ADD-00-3-2)에 의한 연구결과의 일부임.OAIID:oai:osos.snu.ac.kr:snu2002-01/102/0000004648/4SEQ:4PERF_CD:SNU2002-01EVAL_ITEM_CD:102USER_ID:0000004648ADJUST_YN:NEMP_ID:A001138DEPT_CD:446CITE_RATE:0FILENAME:CFDS_기법을_이용한_난류_유동장_해석.pdfDEPT_NM:기계항공공학부EMAIL:[email protected]:

A numerical investigation on the oblique shock wave/vortex interaction

경사충격파와 와류간의 상호작용에 관한 수치적 해석은 경사충격파에 기인한 와류붕괴의 발생에 관한 이론적 모델 및 실험치와 비교하기 위해 수행되었다. 본 연구의 해석을 위해 마하수에 기초한 Roe의 기법 (RoeM)과 2-방정식 난류 모델을 이용하여 3차원 난류 유동장을 효과적으로 계산하였다. 자유류 마하수 2.49에서 와류세기, 축방향속도 성분, 충격파 세기의 변화에 따른 상호작용의 영향을 연구하였다. 2-방정식 난류모델인 k-wSST 난류모델과 적절히 모델링된 와류모델을 이용하여 수치연구를 수행함으로써 실험적으로 관찰된 여러 유동장을 정확히 모사할 수 있었다. 경사충격파에 기인한 와류붕괴의 발생에 관한 기준을 결정하기 위한 본 연구결과는 이론적 모델과 실험치와 일치된 결과를 보여주고 있음을 확인하였다.For the prediction on the onset of oblique shock wave-induced vortex breakdown, computational studies on the Oblique Shock wave/Vortex Interaction (OSVI) are conducted and compared with both experimental results and analytic model. A Shock-stable numerical scheme, the Roe scheme with Mach number-based function (RoeM), and a two-equation eddy viscosity-transport approach are used for three-dimensional turbulent flow computations. The computational configuration is identical to available experiment, and we attempt to ascertain the effect of parameters such as a vortex strength, stream wise velocity deficit, and shock strength at a freestream Mach number of 2.49. Numerical simulations using the k- ωSST turbulence model and suitably modeled vortex profiles are able to accurately reproduce many fine features through a direct comparison with experimental observations. The present computational approach to determine the criterion on the onset of oblique shock wave-induced vortex breakdown is found to be in good agreement with both the experimental result and the analytic prediction.본 연구는 국방과학연구소의 기초연구 과제지원 CFD 유동 해석의 응용성 증대"(과제번호ADD-00-3-2)에 의한 연구 결과의 일부임OAIID:oai:osos.snu.ac.kr:snu2004-01/102/0000004648/3SEQ:3PERF_CD:SNU2004-01EVAL_ITEM_CD:102USER_ID:0000004648ADJUST_YN:YEMP_ID:A001138DEPT_CD:446CITE_RATE:0FILENAME:경사충격파와_와류간의_상호작용에_관한_수치적_연구.pdfDEPT_NM:기계항공공학부EMAIL:[email protected]:

Numerical Study on k-ω Turbulence Models for Supersonic Impinging Jet Flow Field

A numerical study of under expanded jet and impingement on a wall mounted at various distances from the nozzle exit is presented. The 3-dimensional Navier-Stokes equations and k-ω turbulence equations are solved. The grids are constructed as overlapped grid systems to examine the distance effect. The DADI method is applied to obtain steady-state solutions. To avoid numerical instability such as the carbuncle phenomena that sometimes accompany approximate Riemann solver, the HLLE+ scheme is employed for the inviscid flux at the cell interfaces. A goal of this work is to apply a number of two-equation turbulence models based on the ω equation to the impinging jet problem

Numerical Study on k-ω Turbulence Models for Supersonic Impinging Jet Flow Field

A numerical study of underexpanded jet and impingement on a wall mounted at various distances from the nozzle exit is presented. The 3-dimensional Navier-Stokes equations and k-ω turbulence equations are solved. The grids are constructed as overlapped grid systems to examine the distance effect. The DADI method is applied to obtain steady-state solutions. To avoid numerical instability such as the carbuncle that sometimes accompany approximate Riemann solver, the HLLE+ scheme is employed for the inviscid flux at the cell interfaces. A goal of this work is to apply a number of two-equation turbulence models based on the ω equation to the impinging jet problem