Computational turbulence models have been studied to analyses a thermal pollution problem which is caused by a discharge of heated water into ocean, river, lake or estuary. To predit the velocity and temperature profiles in the portion of the effluent in which the flow is dominated by the momentum and buoyancy of the discharge, two-dimensional computational models have been developed.
Using algebraic equations for the turbulent shear stresses and heat fluxes, the mixing-length model and one-equation model have been developed. The experimentally observed entrainment reduction due to buoyancy was reproduced by the models.
The predictions show that buoyancy effects damp turbulence and reduce vertical mixing between heated effluents and the underlying water.
발전소 규모의 대형화와 계속적인 건립으로, 발전소에서 냉각수로 쓰여진 열수 (Heated water) 의 처리가 문제시 된다. 지금까지 Once-through cooling method 가 주로 사용되며, 따라서 주위환경에 열적 영향을 미치게 된다. 따라서 열수 배출에 따른 유동장의 해석이 필요하다.
본 연구에서는, 정지된 깊은 호수와 같은 간단한 경우를 생각하였다. 이 경우, 난류와 부력효과 (Buoyancy effect) 가 상호작용을 하여 전체 유동장을 지배한다. 난류와 부력효과와의 관계를 고려한 난류 model 을 이용하여 유동장을 해석하였다.
최근들어 개발된 K-e model 은 실제적인 문제를 푸는데는 비경제적으로, 난류의 기본식으로부터 더 간단한 K -model 과 mixing-length model 을 개발하였다.
개발한 model 을 실험치와 비교하여, model 상수를 정하고 model 의 타당성을 타진하였다. 두 model 이 좋은 결과를 나타냈다.
Model 을 사용한 유동장의 예측은, 부력효과에 의해 유동장의 난류특성이 감소하여, 층류 영역으로 바뀐다. 따라서 부력효과가 없는 경우에 비해 열수가 훨씬 적게 확산됨을 알 수 있었다.
