• 한국전산유체공학회지
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• 제2권1호
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• pp.46-53
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• 1997

The flow field around a three dimensional minivan-like body has been simulated. This study solves 3-D unsteady incompressible Navier-Stokes equations on a non-orthogonal curvilinear coordinate system using second-order accurate schemes for the time derivatives, and third/second-order scheme for the spatial derivatives. The Marker-and-Cell concept is applied to efficiently solve continuity equation. A H-H type of multi-block grid system is generated around a three dimensional minivan-like body. Turbulent flows have been modeled by the Baldwin-Lomax turbulent model. To validate present procedure, the flows around the Ahmed body with 12.5° of slant angle are simulated. A good agreement with other numerical results is achived. After code validation, the flows around a mimivan-like body are simulated. The simulation shows three dimensional vortex-pair just behind body. The flow separation is also observed on the rear of the body. It has concluded that the results of present study properly agreed with physical flow phenomena.

• 한국전산유체공학회지
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• 제3권2호
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• pp.39-51
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• 1998

This paper describes the analysis of flow field around an automobile. The governing equations of the 3-D unsteady incompressible Navier-Stokes equations are solved by the iterative time marching scheme. The Chimera grid technique has been applied to efficiently simulate the flow around the side-view mirror. To validate the capability of simulating the flow around a ground vehicle, the flows around the Ahmed body with 12.5$^{\circ}$ and 30$^{\circ}$ of slant angles are simulated and good agreements with experiment and other numerical results are achieved. To validate Chimera grid technique, the flow field around a cylinder was also calculated. The computed results are also well agreed with other numerical results and experiment. After code validations, the flow phenomena around the ground vehicle are evidently shown. The flow around the side-view mirror is also well simulated using the Chimera grid technique.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권4호
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• pp.509-517
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• 1997

Results of flat plate compressible boundary layer calculation, based on discrete formulation of DSMC method, are presented in low Mach number and low Knudsen number range. The free stream is a uniform flow of pure nitrogen at various Mach numbers in low pressures (i.e. rarefied gas). Complete thermal accommodation and diffuse molecular reflections are used as the wall boundary condition, replacing unreal no-slip condition used in continuum calculations. In the discrete formulation of DSMC method, there is no need to use ad hoc assumptions on transport properties like viscosity and thermal conductivity, instead viscosity is calculated from values of other field variables (velocity and shear stress). Also the results are compared with existing self-similar continuum solutions. In all Mach number cases computed, velocity slip is most pronounced in regions near the leading edge where continuum formulation renders the solution singular. As the boundary layer develops further downstream, velocity slips asymptote to values that are between 10 to 20% of the magnitude of free stream velocity. When the free stream number density is reduced, so the gas more rarefied, the velocity slip increases as expected.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2004년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.452-455
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• 2004

The influence of wake flow on a flat-plate blade having different shapes near the hailing edge has been investigated in this paper. Two different shapes near the trailing edge namely the pressure surface cutting (TP) and the suction surface cutting (TS) have been used. The calculation has been performed for two different angles of attack (a =10 and 15 degree) in both the cases. RANS equations have been solved using SST-model as a turbulence closure. Cp and CL values obtained for TS are higher compared to those obtained for TP. Also, the vorticity distribution obtained in case of TS is stronger as compared to that obtained in the case of TP The Karmann Vortex is observed in both the cases but it is more clear in TS case. It is found that in the case of TS, flow separation does not occur upto the trailing edge on both the suction and the pressure sides of the blade while in the case of TP, the flow separateson the pressure surface near the trailing edge of the flat-plate blade.

• 대한조선학회논문집
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• 제48권6호
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• pp.581-591
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• 2011

This paper describes the air compressibility effect in the CFD simulation of water impact load prediction. In order to consider the air compressibility effect, two sets of governing equations are employed, namely the incompressible Navier-stokes equations and compressible Navier-Stokes equations that describe general compressible gas flow. In order to describe violent motion of free surface, volume-of-fluid method is utilized. The role of air compressibility is presented by the comparative study of water impact load obtained from two different air models, i.e. the compressible and incompressible air. For both cases, water is considered as incompressible media. Compressible air model shows oscillatory behavior of pressure on the solid surface that may attribute to the air-cushion effect. Incompressible air model showed no such oscillatory behavior in the pressure history. This study also showed that the CFD simulation can capture the formation of air pockets enclosed by water and solid surface, which may be the location where the air compressibility effect is dominant.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권9호
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• pp.843-850
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• 2010

본 연구에서는 생활폐기물 관로이송 설비에서 사용되고 있는 터보블로어의 성능향상을 목적으로 하며, 볼류트 케이싱의 확대반경과 폭에 따른 터보블로어의 성능특성을 삼차원 나비어-스톡스 방정식을 통한 수치해석과 실험적인 방법을 적용하여 분석하였다. 수치해석을 통한 압력과 효율특성은 실험값과 잘 일치함을 확인하였다. 수치해석을 이용한 볼류트 케이싱 형상특성 연구를 통하여, 터보블로어의 성능은 임펠러 익간 및 블로어 출구의 압력손실을 줄임으로써 개선됨을 확인하였다. 본 설계변수 분석을 통하여 효율은 약 3%, 압력은 약 2% 개선할 수 있었다. 또한 수치해석 결과를 이용하여 터보블로어의 내부유동장 특성을 비교, 분석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권6호
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• pp.373-380
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• 2017

본 연구에서는 레이놀즈 평균 나비어-스톡스(Reynolds-averaged Navier-Stokes, RANS) 방정식을 적용하여 스러스터(thruster) 상호작용에 대한 점성 유동 CFD 해석을 수행하였다. 수치해석은 상용 프로그램인 STAR-CCM+를 이용하였으며, 프로펠러와 No.19a 덕트로 스러스터 모델을 구성하였다. 프로펠러의 회전에 의한 동적인 움직임의 해석을 위해 슬라이딩 격자(sliding mesh)기법을 사용하였으며, 격자구성은 다중영역으로 구분하여 육면체 격자(hexahedral element)로 구성하였고, 계산 시간의 경제성을 고려하여 비등각(non-conformal) 격자를 이용하였다. 스러스터 배치를 그대로 유지한 상태에서 상류방향 스러스터의 방위각(azimuth angle)과 축 기울기에 따라 스러스터 상호작용이 크게 변화하였다. 이러한 결과를 통해 축 기울기와 방위각이 추진성능에 중요한 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1067-1073
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• 2011

본 연구에서는 생활폐기물 관로이송 설비에 사용되고 있는 원심송풍기의 성능향상을 위해 임펠러날개 압력면과 부압면 측에 스플리터를 각각 설치하고, 스플리터의 코드길이 변화에 따른 성능특성을 삼차원 나비어-스톡스 방정식을 이용한 수치해석으로 분석하였다. 수치해석을 통한 기초연구를 바탕으로 날개 부압면측에서 발생하는 역류현상을 억제할 수 있는 스플리터의 익간설치를 고려하였으며, 주요설계 변수로는 코드길이를 설정하였다. 이를 통해 날개 부압면 측에 설치한 스플리터의 코드길이가 길어질수록 원심송풍기 압력 및 효율특성이 설계유량 조건 뿐만 아니라 유량증가에 따라 향상됨을 알수 있었다. 설계유량 조건에서 스플리터 부착 원심송풍기에 의해 효율 및 압력은 기존대비 각각 4% 및 18% 향상되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.44-44
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• 2015

저수지나 하천 사면에서 발생하는 산사태와 토석류는 저수지와 하천 수체에 충격을 가한다. 이로 인해 발생하는 수면 충격파는 전파되어 반대편 제방으로 파의 처오름 또는 댐 제체위로의 물넘이로 큰 피해를 줄 수 있다. 최근 외국에서는 2차원 충격파 생성 및 전파의 기본 과정을 구명하기 위한 실험적 연구가 이뤄지고 있으며, 이들 연구들은 충격파의 발생과 전파, 사면활동 물질과 수체의 상호작용 그리고 자유 수면과 유속분표의 발달에 대한 자세한 관측 자료를 제시하고 있다. 아울러 충격파에 영향을 주는 지배 매개변수를 제시하고 있다. 하지만, 이러한 실험적 연구의 최근 진보에도 불구하고, 이들 지배 매개변수를 고려한 충격파 지배공식들은 대상 지역의 복잡한 바닥 지형이나, 평면적 지형 변화를 단순한 추정치로만 고려하게 된다. 따라서 복잡한 지형조건에서 토석류와 수체의 상호작용과 수면 충격파의 전파를 합리적으로 해석하는 데는 한계가 있다. 이 경우 수치모델링 기법을 대안으로 적용할 수 있으나, 수치모델링은 수면에서 충격파의 전파와 수중에서 토석류의 전파를 동시에 모의해야 하고, 뉴턴 유체와 비뉴턴 유체의 특성을 동시에 고려해야하므로 수치해석 연구자들에게는 하나의 큰 도전사항이다. 이 연구는 경계면 포착기법을 이용한 계산유체동력학 기법을 이용하여 사면활동과 이로 인한 정지 수역에서의 충격파의 발생 및 전파를 재현하기 위한 수치 모델링 기법을 개발하는 것이 목적이다. 사면활동과 수면의 경계면을 포착하고 위치를 정립하기 위해서 VOF (volume of fluid) 경계면 재구축 기법을 이용한다. 지배 방정식은 비압축성(incompressible) 질량 보존방정식과 나비어-스톡스(Navier-Stokes) 방정식이며, 서로 다른 유체의 상(phase)애 대한 체적분할이송방정식을 이용한다. 큰와 모의 계열의 난류 모델링 기법을 적용하여 충격파의 전파와 붕괴에 대한 난류의 영향을 고려하였다. 토석류는 비뉴턴 흐름저항 관계식을 적용하여 그 흐름특성을 재현하였다. 이들 지배방정식은 2차 정확도의 유한체적법(finite volume method)을 이용하여 해석한다. 외국의 연구자들이 관측하여 제시한 길이 11 m 그리고 폭 0.5 m의 수로에서 발생한 충격파를 수치적으로 재현하여 개발된 모형의 실제 문제에 대한 적용성을 보여준다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권3호
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• pp.301-307
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• 2011

본 연구에서는 생활폐기물 관로이송 설비에서 사용되고 있는 터보블로어 입구베인의 설정각도에 따른 성능특성을 삼차원 나비어-스톡스 방정식을 통한 수치해석과 실험적인 방법을 적용하여 분석하였다. 다양한 압력특성에 따라 운전되는 시스템 특성을 고려하여 2 대의 터보블로어를 직렬로 연결한 실험용 시뮬레이터를 설계, 제작하고 각각의 터보블로어 성능특성을 입구베인의 설정각도에 따라 분석하였다. 입구베인의 설정각도에 따른 터보블로어 성능특성을 수치해석과 실험적 평가밥법으로 분석하여, 입구베인 설정각도가 완전 개방조건인 90 도에서 60 도까지 사용하였을 경우 효율의 손실없이 압력 및 유량을 제어할 수 있음을 확인하였다. 입구베인의 설정각도가 작은 경우에는 입구측의 스월흐름으로 인하여 입구 유속분포가 불균일하게 되며, 이로 인하여 하류측에 설치되는 터보블로어의 효율이 상대적으로 감소됨을 알 수 있었다.