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역학코어모형 실험을 통한 극 지역 기온변화와 제트 연관성 연구
양군환,김백민 한국기상학회 2021 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.4
기후변화에 의해 전 지구적으로 기온이 상승하는 경향을 보이며 특히 극 지역의 경우 다른 지역에 비해 더 큰 상승 폭으로 기온 변화가 진행되고 있는 북극 증폭(Arctic Amplification) 현상이 나타난다. 이러한 이유로 최근 북극 지역 기후변화에 의한 상층 파동 변화 및 고위도와 중위도 원격상관성에 관한 모델 실험 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 Geophysical Fluid Dynamics Laboratory(GFDL)에서 제공하는 대기 지배방정식을 기반으로 이상적인 수문학적 순환 및 대기의 수증기를 대신하는 광학적 깊이(optical depth)를 사용하여 대기복사과정을 모의하며 대기 하층 경계조건으로 Aquaplanet slab ocean을 사용하는 역학코어모형(dynamic-core GCM)인 Idealized Moist Spectral Atmospheric Model을 사용하여 극 지역 기온 상승에 의한 상층 대기 순환의 변화를 역학적으로 설명하고자 한다. 극 지역 기온 상승을 모의하기 위해 관측 자료를 사용하여 기후변화에 따른 바렌츠-카라 해 지역에 현열 속, 잠열 속 변화를 모형 내 온도변화항에 적용하였으며 지역적으로 서로 다른 영역에 적용하여 3가지의 모델 실험을 진행하였다. 모형 실험 결과 극 지역 기온 변화에 의해 극 지역 지표부터 상층까지 음의 북극 진동(Arctic oscillation) 패턴을 보여주었으며 상층의 극 소용돌이(Polar vortex)가 약해지는 경향을 보인다. 이러한 경향은 중위도 제트의 강도 및 위치 변화를 유발하였으며 아열대 제트가 강화된 모습을 보였다. 이는 바렌츠-카라 해 지역에 발생하는 현열 속과 잠열 속에 의한 기온 상승에 의한 극 지역 대기 순환의 변화와 중위도 제트의 변화 간의 원격상관성을 보여주고 있다.
성층권 평균장이 중위도 제트에 미치는 영향: 역학코어 모형 실험
이재원,손석우,김서연,송강현 한국기상학회 2021 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.4
본 연구에서는 역학코어모형 실험을 통해 성층권 기온 변화에 대한 중위도 제트의 반응성을 분석하였다. 모형 실험은 지형 효과가 배제된 건조대기 상태에서 진행되었으며, 극 성층권을 냉각시킨 실험과 가열시킨 실험으로 구성된다. 극 성층권의 기온을 낮게 조절한 경우, 중위도 제트의 세기는 큰 차이가 없었지만, 제트 위치는 극 방향으로 이동하는 것을 확인하였다. 극 성층권의 기온을 높인 실험에서는 냉각 실험과 반대로 중위도 제트가 적도 방향으로 이동하는 것이 확인되었다. 특히 같은 정도의 극 성층권 기온 변화에 대해서 냉각 실험보다 가열 실험에서 대류권 제트의 위치와 세기 반응이 더 크게 나타난다. 다시 말해, 성층권-대류권 연직 접합은 극 성층권이 가열된 경우(약한 극 소용돌이 상태) 상대적으로 강하게 나타남을 의미한다. 이는 기존 선행연구에서 제시한 성층권 극 소용돌이 강화 현상에 비해 돌연승온 때 더 강한 연직 접합이 확인된다는 것과 일치하는 결과이며, 본 연구 결과는 물리과정이 배제된 역학과정만으로도 이러한 현상이 설명될 수 있음을 제시한다.
원형제트출구 전단류 조절에 따른 제트충돌면에서의 열전달 특성 ( 2 ) - 음향여기된 제트 -
황상동,이창호,조형희,Hwang, Sang-Dong,Lee, Chang-Ho,Cho, Hyung-Hee 대한기계학회 2000 大韓機械學會論文集B Vol.24 No.3
The flow and heat transfer characteristics on the impingement surface can be controlled by the change of vortex with the acoustic excitation, because the flow characteristics of an impinging jet are affected strongly by the vortices formed at the jet exit. To investigate the effects of acoustic excitation, we measured the velocity, turbulent intensity distributions for the free jet and local heat transfer coefficients on a impingement surface. As the acoustic excitation, subharmonic frequency of excited frequency plays an important role to the control of the jet flow. If the vortex pairings are promoted by the acoustic excitation, turbulence intensity of the jet flow is increased quickly. On the other hand if the vortex pairings are suppressed, the jet flow has low turbulence intensity at the center of the jet. Therefore, the low heat transfer rates are obtained on the impingement plate for a small nozzle-to-plate distance. However, it has high heat transfer rates at a large distance between the nozzle and plate due to the increasing of potential-core length.
이권희,구병수,김희동,Lee, Gwon-Hui,Gu, Byeong-Su,Kim, Hui-Dong 대한기계학회 2001 大韓機械學會論文集B Vol.25 No.12
Supersonic coaxial jets are investigated numerically by using the axisymmetric, Wavier-Stokes equations which are solved using a fully implicit finite volume method. Three different kinds of coaxial nozzles are employed to understand the flow physics involved in the supersonic coaxial jets. Two convergent-divergent supersonic nozzles are designed to have the same Mach number 2.0, and used to compare the coaxial jet flows with those discharging from one constant-area nozzle. The impingement angle of the annular jets are varied. The primary pressure ratio is changed in the range from 2.0 to 10.0 and the assistant jet ratio from 1.0 to 3.0. The results obtained show that the fluctuations of the total pressure and Mach number along the jet axis are much higher in the constant-area nozzle than those in the convergent-divergent nozzles, and the constant-area nozzle lead to higher total pressure losses, compared with the convergent-divergent nozzles. The assistant jets from the annular nozzle affect the coaxial jet flows within the distance less than about ten times the nozzle throat diameter, but beyond it the coaxial jet is conical with self-similar velocity profiles. Increasing both the primary jet pressure ratio and the assistant jet pressure ratio produces a longer coaxial jet core.
김동균,김정환,배석태,김시범,이영호 한국마린엔지니어링학회 2001 한국마린엔지니어링학회지 Vol.25 No.6
A present study is the flow characteristics of impinging jet by PIV measurement and numerical analysis. The flow characteristics of impinging jet flow are affected greatly by nozz1e inlet velocity An circular sharp edged nozzle type($45^{\circ}$ ) was used to achieve uniform mean velocity at the nozz1e inlet, and its diameter is 10 mm(d). Therefore, the flow characteristics on the impinging jet can be changed largely by the control of main flow In this parent study, we investigate the effects of inlet velocity, its variable is nozzle inlet Reynolds numbers (Re=1500, 3000, 4500, 6000 and 7500)