• 기계저널
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• 제51권6호
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• pp.37-42
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• 2011

우리나라는 매년 평균 세 개의 태풍이 내습하는 지역으로 최근에 긴 교량, 높은 빌딩, 거대 복합시설 등이 건설됨에 따라 바람의 영향에 대한 정확한 평가가 필요하다. 이 글에서는 건설분야(교량, 건물, 환경 등)에서 풍동의 활용 방안과 최근에 건설된 대형 경계층 풍동을 소개한다.

• 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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.777-780
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• 2011

초음속 풍동은 고속으로 운용되는 비행체나 유도무기의 개발에 있어 시험체 주위에서 나타나는 공기역학적 현상을 연구하고 특성을 대표하는 물리량을 측정하기 위해 주로 사용되는 지상시험 장비이다. 본 연구에서는 연구팀에서 보유하고 있는 소형 초음속 풍동이 갖는 시험 모델 크기의 제약을 완화하고자 $250mm{\times}200mm$ 의 시험부를 갖는 초음속 풍동을 설계하고 제작된 풍동의 성능 평가를 수행하였다. 제작된 풍동의 시험 마하수는 2.5이며 시험부에서 균일한 유동을 얻을 수 있도록 경계층 보정을 수행하여 노즐의 형상을 결정하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.354-359
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• 2013

일반적으로 건축물의 설계시 풍동 실험을 통한 풍환경의 평가를 수행하고 있으며, 이는 환경 영향 평가법에서 정한 건축 사업 시행 시 수반되어야 할 자연환경, 생활환경 그리고 사회경제환경의 영향 평가의 일환으로 실시되고 있다. 그러나, 풍동 실험의 경우 여러 가지 현실적 제약조건으로 설계와 실험의 피드백 (Feedback)이 원활하지 못하며, 특히 대상 건축물이 공장과 같이 대기 오염원이 되는 경우 실험은 더욱 어려운 형편이다. 이에 대한 보완책으로 전산 유체 역학을 이용한 건축물의 풍압 해석에 의한 풍하중 추정이나 인접 지형-지물의 영향을 고려한 건축물 주위의 풍환경 평가가 있다. 전산 모사에 의해 풍동 실험의 미비점을 보완하고, 보다 상세한 정보를 확보함으로써 건축물의 구조적 안전성의 증대와 환경 피해 감소를 기할 수 있다. 그러나 복잡한 지형-지물이나 건축물 주위의 풍환경에 대한 전산 모사는 주로 두 가지의 기술적 어려움을 수반하게 되다. 그 중 하나는 고정 경계면을 이루는 형상의 복잡성으로 인해 기존에 많이 이용하고 있는 Body-fitted 격자계를 이용하는 경우, 격자 생성 과정이 매우 복잡하고 어려울 뿐 만 아니라 생성된 격자가 주로 비정렬 (unstructured) 특성을 갖게 되어 수치해석 과정의 효율을 저하시키는 요인이 되며, 격자의 형상도 수치해석의 수렴성을 저하시키는 예가 많다. 다른 어려움으로 풍환경은 전형적인 난류 유동장으로서 난류의 전산 해석은 아직도 해결하지 못한 부분이 많다는 점이다. 이에 본 논문에서는 복잡한 지형-지물이나 건축물의 풍하중과 풍환경의 전산 모사 기술 확보를 위하여 수행중인 연구의 일환으로 물체 형상의 기하학적 복잡성의 극복을 위한 가상경계법 (Immersed Boundary Method)과 난류 유동장의 물리적 엄밀성을 높이기 위한 다와동 모사 (Large Eddy Simulation)을 이용한 물체 형상과 무관한 유동장 해석 기술 개발에 대하여 다루고자 한다. 먼저 최근에 유동 해석에 이용되는 방법인 가상경계법(IBM)은 물체를 포함한 전체 전산 영역을 직교 좌표계에 의해 이산화하고, 유동장내 존재하는 물체의 표면에서의 점착 조건을 만족시키기 위하여 지배 방정식에 적절한 외력을 추가로 고려하는 방법이다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용하여 경계층에 위치한 건물 형상의 각진 물체 주위 사이에 형성되는 공동 내부의 비정상 유속 및 압력에 대한 전산 해석을 수행하고, 풍상측 전면에 형성되는 경계층에 의한 영향을 분석하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.269-276
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• 1985

본 논문에서는 이러한 두꺼운 3차원 난류 경계층의 체계적인 연구를 위하여 적합한 수학선형을 개발하고 저속풍동에서 경계층 실험을 수행하였다. 이 수학선형 은 가능한 실제 선체주위의 유동특성이 잘 나타나도록 설계되었다. 실험을 통하여 전체적 유동을 파악하고 표면에서 평균 속도분포, 마찰저항계수 및 각종 적분변수들을 측정하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.336-337
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• 2010

본 연구는 현대자동차 무향 풍동(HAWT)에서 나온 실험치를 범용 CFD software인 SC/Tetra를 활용하여 모사하였다. 이를 위해서 우선 현대자동차 무향 풍동(HAWT)의 입력 경계층을 설정하고, grid test를 통해 최적의 격자를 찾고, 이에 맞는 난류 모델을 선정하였다. 입력 경계조건 설정, 격자 선정, 난류 모델 선정을 완료 후 나온 경계조건을 활용하여 실제 모델에 적용하여 현대 자동차 무향 풍동(HAWT)에서 나온 결과와 SC/Tetra에서 나온 결과와 비교 분석 하였다.

• 한국공간구조학회지
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• 제2권4호
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• pp.1-7
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• 2002

• 한국철도학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.11-19
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• 2016

고속열차의 주위의 유통특성은 열차의 항력 및 소음 등 전반적인 특성에 영향을 주는 인자이다. 특히 고속열차의 유동 경계층은 유동 특성에 큰 영향을 미치는데, 기존의 연구는 주로 열차 주행 시 발생하는 측면 열차풍이나 열차의 하부 열차풍에 대한 연구가 주로 이루어져왔다. 열차 상부 경계층의 측정 및 분석도 매우 중요한데, 이는 열차 상부에 위치한 팬터그래프의 유동입력 조건에 상부 경계층이 가장 큰 영향을 미치기 때문이다. 본 연구에서는 차세대 고속열차의 1/20 축소모델을 이용하여 열차의 상부경계층 조건을 확인하였고, 그 결과를 풀 스케일 전산유체해석결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 이를 통하여 팬터그래프로 유입되는 유동속도는 열차 주행속도의 약 85% 수준임을 확인하였으며, 또한 열차 길이방향에 따른 유동 경계층의 성장특성을 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권5호
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• pp.407-419
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• 2008

본 연구에서는 축 대칭 원뿔 형상 위의 압축성 경계층의 천이 지점을 선형 안정성 이론과 -method를 이용하여 예측하였다. 축 대칭 좌표계에서의 압축성 유동 지배 방정식으로부터 압축성 원뿔 경계층의 선형 안정성 방정식을 얻었으며 안정성 방정식을 2차 정확도의 유한 차분법을 이용하여 계산하는 수치 프로그램을 개발하였다. 개발 된 코드로 원뿔 경계층의 안정성 특성 및 2차원 교란의 증폭률을 계산하고 실험결과와의 비교를 통해 검증을 수행하였다. 얻어진 교란의 증폭률을 활용하여 -method를 통해 천이지점 예측을 수행하였다. 풍동 시험 및 비행 시험 결과와의 비교를 통해 비행 조건에 있는 마하수 4와 8사이의 원뿔 경계층에 대한 본 연구의 천이지점의 예측 능력을 확인하였다. 또한 벽면 냉각이 경계층 내부 교란의 안정성 및 천이 지점에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권3호
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• pp.212-216
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• 2017

두께비 18% 익형(KARI-11-180)에 대한 공력특성 분석이 전산해석기법을 활용해 수행되었다. 익형주위의 격자는 벽면에서 수직으로 투영하여 경계층 격자를 형성하였고 익형 후방에는 정밀한 후류 예측을 위해 조밀한 격자를 위치하였다. 원방경계까지의 거리는 익형 코드의 100배로 정하였고 익형시험결과와의 비교를 위해 자유류 속도, 익형 코드 및 Reynolds수를 풍동시험과 동일하게 정하였다. 또한 난류 모델은 천이지점 예측이 우수한 transition SST 및 DES 모델을 사용하였다. 3차원 전산해석은 세장비가 2와 5인 익형모델에 대해 수행되었는데 양력은 풍동시험결과보다 높은 값을 항력은 낮은 값을 예측하였다.