• 한국방재안전학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.49-56
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• 2013

본 논문에서는 재난변동풍하중을 받는 고층건물의 예비설계과정에서 필요로 하는 자료를 얻기 위하여 경계층풍동 실험을 실시했다. 먼저 본 실험에 앞서 경계층풍동내의 자연풍을 얻기 위하여 확산장치를 이용했고, 이로부터 평균풍속 수직분포, 난류강도, 파워스펙트럼으로 입증했으며, 이 후 변장비 1:2 강체모형을 이용 경계층풍동실험을 실시한 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1. 경계층풍동에서의 평균풍속 및 난류강도의 수직분포가 자연풍과 같이 잘 실현되었다. 2. 변동풍속 스펙트럼은 Von Karman spectrum과 비교한 결과 잘 일치했다. 3. 변동압력 스펙트럼에서 풍상면의 피크분포는 0.01-0.1 Hz영역에서 발생했고, 풍후면은 0.1 Hz영역에서 발생했다. 4. 자기상관계수는 재난변동풍하중의 작용시간이 증가하면 정성확률과정으로 분포하는 사실을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권8호
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• pp.1-7
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• 2003

본 연구에서는 새로운 $\varepsilon$-SST 난류 모델을 이용하여 벽면 근처에 위치한 정사각주 주위의 유동장에 대한 수치해석을 수행하였다. SST 난류 모델을 수정하여 새롭게 제안된 $\varepsilon$-SST 모델은 뭉툭한 물체 주위의 박리 영역에서 기존의 2-방정식 난류 모델보다 향상된 해석 결과를 보임을 확인하였다. $\varepsilon$-SST 모델을 이용하여 박리가 수반되는 유동영역에 대한 효율적인 해석이 가능할 것이다. 또한, 본 연구에서는 임계 간극 이하에서는 주기적인 와류배출이 억제됨을 입증하였으며, 스트로할수는 간극의 높이와 벽면 경계층의 두께의 영향을 받는 다는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권12호
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• pp.977-982
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• 2009

Direct numerical simulation (DNS) of a turbulent boundary layer with moderate Reynolds number was performed to scrutinize streamwise-coherence of hairpin packet motions. The Reynolds number based on the momentum thickness (${\theta}_{in}$) and free-stream velocity (U${\infty}$) was varied in the range $Re_{\theta}$=1410${\sim}$2540 which was higher than the previous numerical simulations in the turbulent boundary layer. In order to include the groups of hairpin packets existing in the outer layer, large computational domain was used (more than 50${\delta}_o$, where ${\theta}_o$ is the boundary layer thickness at the inlet in the streamwise domain). Characteristics of packet motions were investigated by using instantaneous flow fields, two-point correlation and conditional average flow fields in xy-plane. The present results showed that a train of hairpin packet motions was propagating coherently along the downstream and these structures induced the very large-scale motions in the turbulent boundary layer.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권6호
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• pp.463-470
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• 2008

Turbulent coherent structures near rod-roughened wall are investigated by analyzing the database of direct numerical simulation of turbulent boundary layer. The surface roughness rods with the height $k/{\delta}=0.05$ are arranged periodically in $Re_{\delta}=9000$. The roughness sublayer is defined as two-point correlations are not independent of streamwise locations around roughness. The roughness sublayer based on the two-point spatial correlation is different from that given by one-point statistics. Quadrant analysis and probability-weighted Reynolds shear stress indicate that turbulent structures are not affected by surface roughness above the roughness sublayer defined by the spatial correlations. The conditionally-averaged flow fields associated with Reynolds shear stress producing Q2/Q4 events show that though turbulent vortices are affected in the roughness sublayer, these are very similar at different streamwise locations above the roughness sublayer. The Reynolds stress producing turbulent vortices in the log layer ($y/{\delta}=0.15$)have almost the same geometrical shape as those in the smooth wall-bounded turbulent flows. This suggests that the mechanism by which the Reynolds stress is produced in the log layer has not been significantly affected by the present surface roughness.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권1호
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• pp.92-100
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• 2018

난류경계층이 유지되기 위한 에너지 공급은 경계층 내 구조물인 와류들의 상호작용으로 끊임없이 이루어진다. 이러한 난류 유동은 수송분야의 마찰저항 및 해양구조물의 침식 및 진동을 유발하기 때문에 유동 제어를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 제어의 극대화를 위해서는 난류 에너지 전달이 어떻게 이루어지는지에 대한 메카니즘 규명이 필수적이고, 이를 위해서는 층류경계층 내 유동현상으로 파악하는 것이 명확하고 용이하다는 장점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 층류경계층 내 평판에 반구를 설치하여 역압력구배을 발생시킴으로써 교란된 유동현상의 상호작용을 분석하였다. 즉, 반구를 둘러싼 목걸이 와류와 반구 표면의 유동 박리에 의한 후류영역에서 머리핀 와류가 생성되어 상호 유기적으로 영향을 주고받는다. 이 과정에서 목걸이 와류는 후류영역으로 높은 운동량의 유체를 유입시켜 머리핀 와류의 발생 주파수를 증가시킨다. 반구 전방에 구멍을 뚫어 국부적인 흡입제어로 목걸이 와류의 와도를 감소시킴으로써 그 영향이 완화되는 과정을 유동 가시화 및 열선유속계로 측정하여 정성 및 정량적으로 분석하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.188-193
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• 2008

높이 1m의 수직벽면에서 3g/m^2-s$로 연소하는 프로판 수직벽 화재에 대한 수치모사를 수행하였다. 본 연구의 목적은 자연대류에서의 검증결과를 확인하고, 수직벽 화재의 수치모사의 결과를 이전의 연구와 비교하는 것이다 C_s=0.2$일 때 유동이 층류 경계층으로 나타났지만, C_s=0.1$일 때는 난류 경계층임을 확인하였다. z 방향 속도로부터 자연대류에서와 마찬가지로 난류혼합이 부족한 것으로 나타났고, 온도와 속도의 분포가 실험 및 이전의 시뮬레이션과 비교적 잘 일치하였다. 특히 x 방향 속도가 실험과 매우 잘 일치함으로써 경계층으로 공기유입이 잘 예측됨을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권8호
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• pp.680-687
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• 2007

The paper presents a numerical simulation of flow of a turbulent boundary layer, representing a typical wind environment and matching a series of wind tunnel observations. The simulations are carried out at a Reynolds number of 20,000, based on the velocity U at a pseudo-height h, and large enough that the flow be effectively Reynolds number independent. Some wall models are proposed for the LES(Large Eddy Simulation) of the turbulent boundary layer over a rough surface. The Jenson number, $J=h/z_0$, based on the roughness length $z_0$, is 600 to match the wind tunnel data. The computational mesh is uniform with a spacing of h/32, as this aids rapid convergence of the multigrid solver, and the governing equations are discretised using second order finite differences within a parallel multiblock environment. The results presented include the comparison between wind tunnel measurements and LES computations of the turbulent boundary layer over rough surface.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권7호
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• pp.518-528
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• 2008

The effects of surface roughness on a turbulent boundary layer (TBL) were investigated using particle image velocimetry (PIV). The roughness elements used were periodically arranged two-dimensional spanwise rods, and the roughness height was ${\kappa}/{\delta}$. Introduction of the roughness elements increased the wake strength and the turbulent stress not only in the roughness sublayer but also in the outer layer. This indicates the existence of interaction between inner and outer layers for 2D rod-roughened wall. Roughness effects on a turbulence structure near the wall were obtained by PIV measurements. Iso-contours of mean velocities and Reynolds stresses in the roughness sublayer showed a very good agreement with previous DNS results.

• 소음진동
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• 제11권2호
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• pp.226-233
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• 2001

It is essential to analyze structural vibrations due to turbulent wall pressure fluctuations over a body surface which moves through a fluid, because the vibrations can be a severe source of noise affecting to passengers in airplanes and SONAR performance. Generally, this kind of problems have been solved for very simplified models, e.g. plates, which can be applied to the wavenumber domain analysis. In this paper, a finite element modeling of the walt pressure fluctuations is investigated, which can be applied to those over arbitrary smooth surfaces. It is found that the modeled wall pressure fluctuation at nodes becomes uncorrelated at higher frequencies and at lower flow speeds, and the response is over-estimated due to the aliased power. Then the frequency range available for uncorrelated loading model and two power correction schemes are presented.

• 소음진동
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• 제6권5호
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• pp.671-677
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• 1996

This paper presents the analytical method for predicting turbulence- induced noise in the multilayered cylinder composed of an outer hose, an inner fluid and an internal core. It is assumed that an infinite axisymmetric cylinder is located horizontally in water with free stream velocity and the turbulent boundary layer (TBL) surrounding the outer hose is fully developed and homogeneous. The transfer function at the core surface due to the propagation of the pressure fluctuation within the TBL is formulated using the linearized Navier-Stockes equation for solid and fluid. In the estimation of the energy spectrum of wall pressure fluctuation, the empirical formula proposed by Strawderman based on the Corcos model is used. A general algorithm for the calculation of the pressure level at the surface of a core, that is, turbulence- induced noise, is presented. Through the detailed numerical simulation, it is found that the major noise mechanism is the propagation of the bulge wave along hose.