Abstract

For an accurate prediction of the temperature field induced by heated water discharged into a shallow crossflow, a two-dimensional near-field numerical model is developed. It is based on a 4-equation turbulence model in which the transport equations for mean of the temperature fluctuation squared and its dissipation rate are added to those of a 2-equation turbulence model which cannot give the information of the thermal time scale ratio. Vertical diffusion is also considered by including buoyancy production and turbulence heat flux terms. The developed model is applied to a steady flow in an open channel with simple geometry and the results are compared with existing experimental data and those of the already established 2-equation turbulence model. Numerical results of the model agree with the experimental data better than those of the 2-equation model. The present model also simulates quite adequately the physical characteristics of thermal discharge in the jet entrainment and stable regions.

가로흐름이 존재하는 천해역으로 방출되는 표면온배수에 의한 온도장의 정확한 예측을 위한 근해역 2차원 수치모형을 개발하였다. 개발된 모형은 4-방정식 난류모델로서 열적 시간상수에 대한 정보를 얻을 수 없는 2-방정식 난류모델의 단점을 극복하기 위하여 변동온도 자승 평균항 및 그것의 감쇠율에 대한 전달방정식을 2-방정식 모델의 전달방정식에 추가한 모델이다. 또한, 부력생성항 및 난류 열플럭스항을 도입하여 연직방향 확산현상을 고려하고자 하였다. 개발된 수치모형을 간단한 단면을 갖는 개수로 정상류의 경우에 대하여 적용하였으며, 그 결과를 기존의 실험결과 및 2-방정식 난류모델을 사용한 수치계산결과와 비교하였다. 4-방정식 모형에 의한 계산결과가 2-방정식 모형보다 실험결과와 잘 일치하였으며, 제트 포획 및 안정화 영역에서 온배수의 물리적 특성을 잘 재현하였다.

Keywords