• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.687-687
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• 2012

최근 도입 필요성이 계속하여 높아지고 있는 지하유입시설 유입구로는 유입구 효율과 성능으로 인하여 와류식 유입구가 많이 적용되고 있다. 그 중 나선식 유입구(spiral intake)는 가장 일반적으로 사용되는 형식으로 초기에 활용되었던 원형 유입구(circular intake)를 대신하여 사용되는 형식이다. 형상은 복잡하지만 구조물 내부에서 와류(vortex)를 안정적으로 형성시키기 때문에 많이 사용되고 있다. 나선식 지하방수로 유입구가 사용되는 가장 큰 이유는 유입구 내부에서도 수위가 안정적으로 유지되며, 유입 유량에 따른 수위의 변화가 다른 유입구 형식에 비하여 비교적 안정적으로 예측 가능하기 때문이다. 만약 지하방수로 유입구 내부에서 수위가 안정적으로 유지되지 못하고 도수 현상 등에 의한 수위 상승 현상 등이 발생할 경우 지하유입시설 내부로 안정적으로 유량을 배제하는 것이 어려워지고, 또한 도수 현상이 발생하는 동안 과도한 유량이 유입될 경우 다시 본류로 흐름이 역류할 가능성도 생각할 수 있다. 따라서 유입구 형상에 따른 수위의 변화를 정확히 예측하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서 검토할 종경사형 나선식 유입구(inclined spiral intake)는 일정한 바닥 경사를 도입하여 사류 흐름을 보다 안정적으로 가속시켜 유입구 내부에서의 도수 현상을 방지하는 형식으로 유입구 바닥의 외측 또는 중앙선을 따라서 일정한 경사를 주어 사류 유입 흐름을 안정적으로 유도함으로서 유량 배제 효율을 높인 형태라 할 수 있다. 본 연구에서는 유입구 외측을 기준으로 일정한 경사를 가진 종경사형 나선식 유입구 모형을 이용하여 경사 변화에 따른 방류 효율을 검토하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.39 no.9
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• pp.816-822
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• 2011

In this study, a program has been coded to evaluate propeller thrust rapidly following the effects of propeller shapes and the environmental facts. At this time, Semi-infinite Helical Vortices model is used to predict the induction factor which is introduced by Kawada. This program is based on Wrench's Propeller lifting line theory, and it can predict aerodynamic coefficients such as thrust, power, and efficiency. First of all, this program is compared with test results of NACA reports to verify of the reliability. Secondly, subsonic wind tunnel test has been performed following variations of propeller's rpm and inflow velocities.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1903-1907
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• 2009

최근 도입 필요성이 계속하여 높아지고 있는 지하방수로 유입구로는 유입구 효율과 성능으로 인하여 와류식 유입구가 많이 적용되고 있다. 그 중 나선식 유입구(spiral intake)는 가장 일반적으로 사용되는 형식으로 초기에 활용되었던 원형 유입구(circular intake)를 대신하여 사용되는 형식이다. 형태적인 복잡성에 도 불구하고 형식상의 특성으로 인하여 와류(vortex)를 안정적으로 형성시키기 때문에 많이 사용되고 있다. 나선식 지하방수로 유입구가 사용되는 가장 큰 이유는 유입구 내부에서도 수위가 안정적으로 유지되며, 유입 유량에 따른 수위의 변화가 다른 유입구 형식에 비하여 비교적 안정적으로 예측 가능하기 때문이며, 만약 지하방수로 유입구 내부에서 수위가 안정적으로 유지되지 못하고 도수 현상 등에 의한 수위 상승 현상 등이 발생하는 경우 지하방수로 내부로 안정적으로 유량을 배제하는 것이 어려워지고, 또한 도수 현상이 발생하는 동안 과도한 유량이 유입될 경우 다시 본류로 흐름이 역류할 가능성도 생각할 수 있다. 따라서 유입구 형상에 따른 수위의 변화를 정확히 예측하는 것이 매우 중요해 진다. 본 연구에서 검토될 나선식 종경사형 유입구(inclined spiral intake)는 일정한 바닥 경사를 도입하여 사류 흐름을 보다 안정적으로 가속시켜 유입구 내부에서의 도수 현상을 방지하는 형식으로 유입구 바닥의 외측 또는 중앙선을 따라서 일정한 경사를 주어 사류 유입 흐름을 안정적으로 유도함으로서 유량 배제 효율을 높인 형태라 할 수 있다. 본 연구에서는 유입구 외측을 기준으로 일정한 경사(5.0 %, 7.5 %, 10.0%, 12.5%)를 가진 나선식 종경사형 유입구 모형을 제작하여 유입 유량 변화에 따른 유입구 내부에서 수위-유량관계를 확인하였다

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2012.06a
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• pp.289-290
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• 2012

본 연구에서는 고정식 해양구조물의 지지각으로 사용되는 원형실린더에 나선형 판을 부착하여 와류유기진동에 미치는 영향을 고찰하였다. 연구의 목적을 달성하기 위해 $Re=6.5{\times}10^3$의 균일유입유동에서 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV기법을 이용한 실험적인 방법을 적용하였다. 모델의 직경은 40mm이며 후류 유동구조, 난류강도, 응력분포에 대한 통계적 유동정보를 계측하였다. 실험결과로는 원형실린더와 뱃전판을 부착한 실린더와의 비교를 통해 뱃전판의 유동특정을 평가하였으며, 뱃전판의 영향은 후류에서 와의 생성과 소멸 메커니즘의 변화에 큰 영향을 미치고 후류 칼만 와열의 안정적인 제어를 통해 와류유기진동을 억제하였다.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.2 no.1
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• pp.37-45
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• 1997

벽면 근처에 가까이 위치하는 회전와류쌍을 음원으로 갖는 비정상 유동장에서 벽면이 음장에 미치는 효과를 알아보기 위해 이차원 음장 수치해석을 시도하였다. 비압축성 유동장에 대한 비정상 수력정보를 기반으로 오일러식에서 교란 압축성 소음항을 도출하였다. 원거리 자유 경계면은 비반사 경계조건을 이용하였으며, 벽면에서는 벽면 효과를 음향장에 고려하였다. 자유흐름장에 놓인 와류쌍이 대칭인 나선팔을 갖는 반면에, 벽면이 있는 경우엔 음파가 전달되는 경로를 따라 방향성이 존재함을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 벽면이 존재하는 경우에 비정상 수력정보를 이용하여 근거리와 원거리 음장을 동시에 수행할 수 있음을 알아내었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.33 no.1
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• pp.9-16
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• 2009

This paper is the second of 2 companion papers which investigate in-cylinder swirl generation characteristics in helical port engine with wide valve angle. Two wide valve-angle engines, which are same ones and have slightly different rig swirl number, were used to compare the characteristics of cylinder-flow. One intake port is deactivated to induce swirl flow. A PIV (Particle Image Velocimetry) was applied to measure in-cylinder velocity field during intake stroke. The results show that the intake flow component passing through valve area near the cylinder wall is not negligible in helical port engine with wide valve angle contrary to conventional one. The effect of this velocity component on in-cylinder increases as the swirl ratio rises and compression process progresses. Consequently, this component destroys in-cylinder swirl flow completely during compression resulting in no actual swirl at the end stage of compression.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.32 no.10
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• pp.761-768
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• 2008

This paper is the first of 2 companion papers which investigate in-cylinder swirl generation characteristics in helical port engine with wide valve angle. Two wide valve-angle engines, which are same ones and have slightly different rig swirl number, were used to compare the characteristics of cylinder-flow. One intake port is deactivated to induce swirl flow. A PIV (Particle Image Velocimetry) was applied to measure in-cylinder velocity field during intake stroke. The results show that the intake flow component passing through valve area near the cylinder wall is not negligible in helical port engine with wide valve angle contrary to conventional one. The effect of this velocity component on in-cylinder increases as the swirl ratio rises and intake process progresses. Consequently, this component interferes the formation of in-cylinder swirl flow resulting in lower actual swirl.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.33 no.11
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• pp.900-908
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• 2009

Numerical simulation has been carried out to investigate the influence of radial temperature gradient on the Taylor Vortex flow. Varying the Grashof number, we study the detailed flow and temperature fields. The current numerical results show good agreement with the experimental results currently available. It turns out that wavy spiral vortices are generated by increasing temperature gradient. We classify flow patterns for various Grashof numbers based on the characteristics of flow fields and spiral vortices. The correlation between Grashof number with wave number shows that the spiral angle and size of Taylor vortices increase with increasing temperature gradient. Temperature gradient does not have a great influence on the heat transfer rate of the cylinder surfaces.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.30 no.6 s.249
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• pp.578-586
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• 2006

Numerical simulations are carried out to investigate the thermal effects of the gravitational potential on the centrifugal instability of a Taylor-Couette flow, and to further study the detailed flow fields and flow bifurcations to spiral vortices. The effects of centrifugal potential on the centrifugal instability are also investigated in the current study. Spiral vortices have various types of mode depending on Grashof number and Reynolds number. The correlation of Richardson number with the spiral angle of the spiral vortices shows that the structure of the spiral vortices strongly depends on the Richardson number. The heat transfer rate of the inner cylinder increases with increasing Grashof number. It is also confirmed that the torque required to rotate the inner cylinder increases as Grashof number increases.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.14 no.5
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• pp.1264-1271
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• 1990

The vortex lattice method was adopted to predict the aerodynamic performance of a horizontal axis wind turbine. For this simulation. the rotor blade was divided into many panels both in chordwise and spanwise direction and then replaced by horseshoe vortices. The wake was divided into two parts of near wake and far wake : the near wake was assumed as helical vortex line elements and the far wake was modeled by semi-infinite circular vortex cylinder. The induced velocity components were calculated by the Biot-Savart law. By this way the power coefficient was obtained and represented as a function of the tip speed ratio. The numerical results obtained were compared with those of the other methods and experimental results and showed good agreement with experimental results.