• 한국추진공학회지
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• 제20권2호
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• pp.94-101
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• 2016

본 논문에서는 날개의 가로세로비 변화가 날개 하부 유동장에 미치는 공기역학적 영향을 압력분포 측정과 입자영상속도계(PIV)를 이용하여 조사하였다. PIV 측정결과를 이용하여 파일런 주변 유동장의 속도변화를 레이놀즈수 $1.384{\times}10^5$ 와 $2.306{\times}10^5$의 조건에서 속도 성분별로 각각 분석하였다. 파일런으로부터 날개의 끝단이 시위 길이의 80% 만큼 떨어진 가로세로비 4.8의 경우, 날개 끝단으로부터의 끝단 와류의 영향이 날개 아랫면의 표면압력을 낮아지게 하고, 날개 끝단 주변의 흐름을 가속시킴으로써 날개 하부의 파일런 주변 유동장에 영향을 미쳤다. 시험결과에서는 가로세로비가 증가함에 따라 날개 하부 유동장에 대한 날개 끝단으로부터의 공기역학적 효과는 작아지는 경향을 보였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권6호
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• pp.886-895
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• 2009

The purpose of this work is to compare and analyze computed results with experimental data of NREL (National Renewable Energy Laboratory) Phase VI for the whole operating conditions of various wind speeds using $\kappa-\omega$ turbulence model provided in the commercial code, FLUENT. Performance results such as power coefficient, shaft torque, pressure coefficient show a good agreement with experimental data. But, root bending moment is over-predicted than the experimentally measured value by about 30% for the whole operating conditions because of indefinite measurement reference. Nevertheless, these results qualitatively show a good tendency in the aspect of aerodynamic performance. As wind speed increases, streamlines on the surface of blade show more and more complex pattern.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권2호
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• pp.11-21
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• 2005

3차원 비정렬 격자를 이용한 로터-동체 공력 상호작용에 대한 수치적 해석을 수행하였다. 로터와 동체간의 상대적인 운동을 모사하기 위하여 해석 유동장을 회전하는 부분과 정지된 부분으로 나누어 계산하였다. 블레이드 끝단에서 생성되는 끝단 와류를 포착하기 위하여 준 비정상 적응 격자 기법을 도입하였다. 또한 낮은 속도로 전진 비행하는 헬리콥터 해석을 위해서 저 마하수 예조건화 기법을 적용하였다. 로터-동체 공력 간섭현상에 대한 검증을 위해 Georgia Tech 형상과 NASA에서 실험한 ROBIN 형상에 대한 실험 결과와 비교하여 본 연구 해석 기법이 타당함을 보였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.21-26
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• 2012

In this investigation, the aerodynamic performance evaluation of a 1MW class blade has been performed with the purpose of the verification of target output and its clear understanding of flow field using CFD commercial code, ANSYS FLUENT. Before making progress of CFD analysis the HERACLES V2.0 software based on blade element momentum theory was applied for confirmation of quick and approximate performance in the preliminary stage. The blade was designed to produce the target output of a 1MW class at a rated wind speed of 12m/s, which consists of five different airfoils such as FFA W-301, DU91-W250, DU93-W-210, NACA 63418 and NACA 63415 from hub to tip. The mechanical power by CFD is approximately 1.195MW, which is converted into the electrical power of 1.075MW if the system loss is considered to be 0.877.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제12권1호
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• pp.9-14
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• 2009

2차원 비정상의 RANS 방정식을 이용하여 피치가 고정된 3개 혹은 4개의 날개(hydrofoil)를 가지는 조류발전용 수직축 터빈주위의 비정상 유동장 해석을 수행하였다. 상용수치해석코드인 Fluent를 이용하여, 균일류에 놓인 $NACA65_3$-018날개에 대하여 받음각(angle of attack)의 변화를 주며 계산되는 유체력을 실험값과 비교하였고, 이를 바탕으로 대표적인 수직축 조류발전 터빈의 특성을 2차원적으로 고찰하였다. 사용된 수치해법은 대상 유동을 효과적으로 모사할 수 있음을 확인 하였고, 터빈의 최적 효율은 날개수 및 유속 대비 회전수 등의 적절한 조합으로 실현 될 수 있음을 파악하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권6호
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• pp.20-28
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• 2021

극초음속 유동 시험에 활용되고 있는 충격파 터널 등은 원하는 시험 조건을 얻기 위해 격막의 파열 압력비를 맞추어 운용한다. 주로 금속 재질로 이루어진 격막은 정확한 압력비를 맞추기 위해 특정 형태로 가공하거나 강제 파열 장치를 사용하여 개방한다. 격막의 개방 과정은 수백 microsecond 동안 파열과 변형을 통해 이루어지는데, 동일한 압력비에서도 개방 정도와 개방 소요 시간에 따라 시험 조건이 달라질 수 있을 것으로 예상된다. 본 연구에서는 격막의 두께 및 재질 차이를 반영할 수 있는 파열모델을 적용하여 수치 해석을 수행하고 충격파의 형성과 정체 조건의 특성에 대해 살펴보았다. 격막 파열로 인해 생성된 충격파의 속도는 격막 개방 속도에 비례하였으며, 격막의 최종 개폐율 및 소요 시간에 따라 저압관 끝단에 형성되는 정체 압력과 시험 시간에 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권3호
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• pp.8-14
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• 2003

난류혼합층에서 속도비 변화에 따른 입자의 운동형태에 대하여 수치해석적 연구를 수행하였다. Turbulent closure를 목적으로 Subgrid모델을 바탕으로 한 LES를 적용하여고 입자 운동을 해석하기 위해 Lagrangian 방법을 적용하였다. 입자의 직경이 10, 50, 100, 150, 200${\mu}m$인 입자들이 분리판 끝단에서 정지한 상태로 혼합층에 유입이 되고, 큰-크기 와류구조에 영향을 받아 혼합층 내로 확산이 되어진다. 혼합층의 성장특성은 속도비 변화에 매루 민감하여, 입자의 확산은 혼합층의 속도비와 입자 직경의 변화에 따라 거동을 달리함을 알 수 있었다. 또한 Stokes 수와 입자확산의 관계를 나타내었다. 그 결과로 St~1인 경우 입자의 확산이 유동장의 확산보다 빠르게 일어나나, St<<1과 St>>1인 경우는 입자의 확산이 잘 일어나지 않음을 알 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.176-176
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• 2011

환형수조는 점착성 퇴적물의 이송특성 연구를 위해 가장 선호되는 실험 장치로 알려져 있다. 과거 많은 연구자들은 퇴적물의 이송특성, 특히 침식/퇴적 특성 조사를 위해 주로 수로를 이용한 실험적 연구를 수행하였는데, 최초의 실험적 연구들은 주로 직선수조에서 수행되었다. 그러나 입자간의 응집이 중요한 역할을 하는 점착성 퇴적물의 경우에, 직선수조 끝단에서의 자유낙하 및 재순환 펌프의 날개에 의해 응집된 토사가 쉽게 분리될 수 있어 그 타당성이 의문시 되어 왔으며, 이러한 단점을 보완하기 위해 환형수조가 고안되었다. 환형수조는 수면과 접하여 회전하는 상부링의 마찰력에 의해 흐름이 생성되기 때문에 시간의 제약 없이 흐름조건을 동일하게 만들 수 있다는 큰 장점을 갖는다. 그러나 환형수조는 원주유속의 속도차이 및 원심력으로 인한 2차 순환류를 형성시켜 반경 방향(radial direction)에서의 바닥전단응력을 불균일하게 하는 단점을 갖는다. 이러한 2차 순환류와 바닥전단응력의 불균일을 저감시키기 위하여 환형수조의 몸체를 상부링의 회전 방향과 역방향으로 직접 회전시키는 방법이 채택되어져 왔다. 한편, 환형수조의 상부링과 몸체를 서로 역방향으로 동시에 회전시키는 양방향 회전(counter-rotation)의 적용을 위해서는 2차 순환류가 최소가 되며 바닥전단응력이 균일해지는 최적 회전속도비에 대한 분석은 필수적 사항이다. 이를 위하여, 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부의 흐름특성 및 평균바닥전단응력에 대한 연구가 선행되어야만 한다. 이에 본 연구에서는 전산유체역학을 이용하여 전북대에 설치된 환형수조의 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부에서의 흐름특성 및 바닥전단응력에 대한 분석이 수행되었다. 또한, 이를 기초로, 환형수조의 최적 회전속도비 산출을 위한 연구가 수행 중에 있다. 이러한 결과들은 추후 환형수조를 이용한 점착성 퇴적물의 침식/퇴적 등과 같은 이송특성 연구시, 퇴적물에 작용하는 흐름조건의 정밀산정을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 물과 미래
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• 제27권1호
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• pp.101-109
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• 1994

본 연구에서는 배수갑문, 보등의 수리구조물 하류부에서 발생되는 와에 의한 2차선굴의 물리적 특성을 규명하고, 와의 평균 마찰속도를 에너지 보존법칙에 의해 산출하였다. 또한 와에 의해 발생되는 선굴량을 마찰속도에 의한 소류력 및 난류에 의한 양력의 항으로써 정량적으로 산출하였다. 분석 결과 수리구조물 하류부에서 발생되는 와는 하천 사주 뒷면에서 발생되는 그것에 비해 강도가 세고 끊임없이 발생되는 대규모 난류성을 지니고 있음을 알 수 있었다. 또한 와의 마찰속도는 물받이 끝단의 유속으로 나타낼 수 있으며, 따라서 하상입자의 성질과 흐름의 유속을 알면 선굴량을 산정할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권4호
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• pp.241-248
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• 2010

본 논문은 조류발전을 위하여 가장 보편적으로 사용되는 수직축 조류발전 터빈의 하나인 다리우스 터빈의 효율에 미치는 다양한 설계변수의 영향을 살펴보기 위하여 수행하였다. 날개 수, 코드 길이, 피치 및 캠버를 설계변수로 채택하였으며, 2차원 및 3차원 비정상 난류유동해석을 위하여 FLUENT의 RANS방정식과 k-e 난류모델을, 격자계 모델링을 위하여 GAMBIT을 이용하였다. 기본적인 수치해석방법은 정현주 등(2009)을 참조하였다. 설계변수 변경에 따른 방대한 계산 량을 감안하여 수치해석의 신뢰도가 허락하는 범위에서 대부분 2차원 해석으로 결과를 도출하였다. 본 연구에서 제시한 설계변수의 최적화를 통하여 기준모형보다 월등한 성능을 보이는 고효율 수직축 터빈 모델을 제시할 수 있었다.