• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.566-570
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• 2012

본 연구에서는 비선형 k-$\varepsilon$ 모형을 이용하여 직사각형 개수로에서 평균흐름과 난류구조를 모의하였다. 표준 k-$\varepsilon$ 난류모형은 난류의 등방성을 가정하여 국부적 평형상태에서 계산하기 때문에 유선에 따른 레이놀즈 응력의 변형이 큰 경우나 이방성이 강한 경우 이를 계산하지 못한다. 이를 보완하기 위하여 제시된 것이 비선형 k-$\varepsilon$ 난류모형이다. 본 연구에서는 표준 k-$\varepsilon$ 모형과 비선형 k-$\varepsilon$ 모형에 의한 모의결과를 비교하였다. 난류모형을 검증하기 위하여 직사각형 개수로에 흐름을 완전 발달된 등류로 가정하여 해석하였다. 지배방정식을 해석하기 위해 Patankar와 Spalding (1972)이 제시한 SIMPLER 알고리즘을 사용하였고 유한체적법을 이용하여 이산화하고 엇갈린 격자체계를 사용하여 계산에서 발생하는 과도한 진동을 줄였다. 또한 차분기법은 Patankar (1980)가 제시한 Power-law 기법을 채택하였으며 경계조건으로 2층 벽법칙 모형과 Hossain과 Rodi (1993)의 모형을 이용하였다. 두 모형의 적용성을 검증하기 위하여 실측자료를 이용하여 비교하였고 그 결과 비선형 k-$\varepsilon$ 모형이 표준 k-$\varepsilon$ 모형에 비해 좀 더 실측지에 가깝게 모의하는 것을 볼 수 있었다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.14 no.1
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• pp.485-492
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• 2013

The effect on collection efficiency with 2-stage vortex finder diameter and back mixing of solid flow due to swirling intensity, turbulence eddies, wall bouncing using the residence time distribution of particle flow in a common and modified cyclone. Higher collection efficiencies of fly ash in a modified cyclone(S = 13, 15cm) are showed than common cyclone. Collection efficiency in modified cyclone was highest at 2-stage vortex finder diameter, S = 13 cm. Variances of residence time distribution and average residence times of glass bead were increased with a diameter(S) of 2-stage vortex finder due to swirling intensity and turbulence eddies. Back mixing of solid flow in a modified cyclone were increased with a gas inlet velocity and showed higher than a common cyclone.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.36 no.1
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• pp.72-78
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• 2008

In this study, advanced (fluid-structure interaction (FSI)) analysis system has been developed in order to predict turbine cascade performance with blade deformation effect due to aerodynamic loads. Intereference effects due to the relative movement of the rotor cascade with respect to the stator cascade are also considered. Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with one equation Spalart-Allmaras and two-equation k-ω SST turbulence models are solved to accurately predict fluid dynamic loads considering flow separation effects. A fully implicit time marching scheme based on the (coupled Newmark time-integration method) with high artificial damping is efficiently used to compute the complex fluid-structure interaction problem. Predicted aerodynamic performance considering structural deformation effect of the blade shows somewhat different results compared to the case of rigid blade model. Cascade performance evaluations for different elastic axis positions are importantly presented and its aeroelastic effects are investigated.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.4 no.4
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• pp.201-207
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• 1992

The averaged non-linear term in the turbulence equations, suggested by Yeo (1987), is analyzed theoretically and experimentally. It was formulated by applying the filtering concepts to the convolution integral average definition with the Gaussian response function. This filtering approach seems to be superior to the conventional averaging methods in which all four terms at the doubly average vol must be defined separately, and it also gives a very useful tool in understanding the turbulence structures. By theoretically analyzing the newly derived description for the averaged non-linear terms, it is found that the vortex stretching can be explicitly accounted for. Furthermore, comparisons of the correlation coefficients based on the experimental data show that the vortex stretching acts most significantly on the turbulence residual stress. Thus, it strongly supports the claim that the vortex stretching is essential in the transfer of turbulence. In addition. a general form of turbulent energy models in LES is derived, by which it is recognized that the Smagorinsky, the vorticity and the SGS energy models are not distinctive.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.35 no.8
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• pp.699-705
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• 2007

Recent experimental data shows that the noticeable feature of irregular roughened spots on the fuel surface occurs during the combustion test with PMMA/GOX in the hybrid rocket motor. The generation of these unexpected patterns is likely to be resulted from the disturbed boundary layer due caused by wall blowing which is intented to simulate the process of fuel vaporization. LES technique was implemented to investigate both the flow characteristics near fuel surface and the subsequent evolution of turbulence modified by the wall blowing. Simple channel geometry instead of circular grain configuration was used for the investigation without chemical reactions in order to allow for a focused examination on the near-wall behavior at the Reynolds number of 22,500. It was shown that the wall blowing pushed turbulent structures upwards making them tilted and this skewed displacement, in effect, left the foot prints of the structures on the surface. This change of kinematics may explain the formation of irregular isolated spots on the fuel surface observed in the experiment.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.16 no.1
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• pp.55-63
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• 2012

The turbulent flow characteristics in a coaxial injector were investigated by the nonlinear $k-{\varepsilon}-f_{\mu}$ model of Park et al.[1] and large eddy simulation (LES). In order to analyze the geometric effects on the scalar mixing for nonreacting variable-density flows, several recessed lengths and momentum flux ratios are selected at a constant Reynolds number. The nonlinear $k-{\varepsilon}-f_{\mu}$�� model proposed the meaningful characteristics for various momentum flux ratios and recess lengths. The LES results showed the changes of small-scale structures by the recess. When the inner jet was recessed, the development of turbulent kinetic energy became faster than that of non-recessed case. Also, the mixing characteristics were mainly influenced by the variation of shear rates, but the local mixing was changed by the adoption of recess.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.59-59
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• 2011

파랑의 전파와 변형에 대한 연구에는 수심방향으로 적분한 2차원방정식인 완경사방정식과 Boussinesq 방정식을 기반으로 한 수치모형을 이용한 연구가 최근까지 가장 활발하게 진행되어 오고 있다. 그러나 실제 구조물의 설계에는 2차원 수치모형에서 고려할 수 없는 수심방향 유속에 기인한 정확도의 문제로 인해 구조물의 형상과 재원을 설계하기 위한 정교한 수치모형실험이 어려워 주로 수리모형실험에 의존해 왔다. 수리모형실험은 실제 현상을 가장 잘 재현해낼 수 있어 신뢰성이 매우 높지만 다양한 실험을 수행하기가 어렵고 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다. 이에 따라 최근 수심방향으로 완전한 운동방정식인 Navier-Stokes 방정식을 푸는 3차원 수치모형에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이론적으로 매우 우수한 모형이긴 하나 정확도 높은 결과를 얻기 위해서는 매우 조밀한 격자를 필요로 하기 때문에 아직까지 막대한 계산시간이 필요하다는 단점이 있으나 컴퓨터 기술이 급격한 속도로 발전하고 있어 Navier-Stokes 방정식 모형의 적용 가능성은 계속 높아지고 있다. 파랑변형을 다루는 수치모형실험을 수행할 때 외부조파를 사용할 경우 구조물이나 지형에 의해 반사되어 나온 파랑이 조파지점에 도달할 때 실험영역으로 재 반사되는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 내부조파기법의 개발에 대한 연구가 필수적이었으며, 자유수면변위를 변수로 사용하는 모형의 경우 그 연구가 매우 활발하게 진행되어 왔다. 한편, Navier-Stokes 방정식 모형의 경우 자유수면변위를 변수로 사용하는 2차원 모형에 비해 상대적으로 연구가 미흡하였다. 본 연구에서는 기존의 연직 2차원 Navier-Stokes 방정식 모형에 사용된 연속방정식에 질량 원천항을 추가하는 내부조파기법을 도입하여 3차원 수치모형에서 고립파를 내부조파하고, 급경사에서의 고립파의 처오름 및 처내림 현상을 수리모형 실험결과와 비교 및 분석하였다. 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 엇갈림 격자체계에서 계산하는 동수압 모형으로서, Two-step projection 기법을 사용하는 유한차분모형을 사용하였다. 본 수치모형은 난류의 해석을 위해서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 SANS(spatially averaged Navier-Stokes) 방정식을 계산하는 LES(large-eddy-simulation) 기반의 수치모형으로, 난류 모델링을 위해 Smagorinsky LES 모형을 사용한다. 또한, 압력장의 계산을 위해 Bi-CGSTAB 기법을 이용하여 Poisson 방정식의 해를 구하였으며, 자유수면 추적을 위하여 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용하였다. 수치모형실험이 전체적으로 수리모형실험에서 관측한 파랑의 처오름 및 처내림 현상을 잘 재현하고 있는 것으로 나타났으며, 정량적인 비교를 통해 수치모형의 성능을 검증하였다.

• Korean Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
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• v.28 no.3
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• pp.354-363
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• 1995

Temporal change of a warm eddy off Sogcho was studied using satellite infrared images from January to lune 1992 and its structure was investigated by the observations in Hay. There were two kinds of event for eddy formation. IR images in January indicated that the eddy Haying a horizontal dimension of about 200km was first formed by an injection of warm water. After some deformation and cooling processes the second restrengthening event took place in late March when a warm filament began to penetrate northward and circumvented the preexisting eddy. This eddy became a complete ring-shape with cooled water arrested inside from April to May. The maximum thickness of the isothermal subsurface layer with temperature of $10.0-10.4^{\circ}C$ was about 170m. Except that the current velocity was about 80cm/sec near the axis of the last Korea Warm Current close to Sogcho, the interior of the eddy had an anticyclonic motion with overall swirl velocity of 30-50cm/sec. Velocity rapidly decreased vertically below the main thermocline.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.6
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• pp.567-575
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• 2013

A POD analysis based on time-resolved PIV measurements in a circulating water channel has been conducted to identify the skin friction reduction mechanism of outer-layer vertical blades. A recent PIV measurement indicated 2.73% and 7.95% drag reduction in the blade plane and the blade-in-between plane, respectively. In the present study, the influence of vertical blades array upon the characteristics of the turbulent coherent structures was analyzed by the POD method. It is observed that the vortical structures are cut and deformed by the blades array and that their temporal evolution is strongly associated with the skin-friction drag reduction mechanism in the turbulent boundary layer flow.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.558-558
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• 2012

다수의 자연 하천은 유사 이동과 하안의 침식으로 인하여 사행 하천이 발생한다. 사행 하천에서의 이차류는 원심력, 편수위로 발생하는 중력에 의한 압력차, 그리고 난류로 인하여 발생하는 응력으로 인하여 형성되며 나선형 구조 형태로 표면 유속은 외부로 향하고 하천 바닥의 유속은 안으로 향하게 된다. 이러한 2차류의 형성은 주 흐름의 특성을 변형시킨다. 자연하천에서 2차류는 주 흐름의 15-25%의 크기를 가지고 있으나, 하상의 변화, 유사의 이동 등과 연관되므로 2차류의 영향을 정확히 해석하는 것은 수리학적으로 매우 중요하다. 본 연구에서는 사행수로에서 발생하는 2차류 거동을 수치모의를 통하여 수행하였다. 우선 2차류의 분석을 위하여 실험을 통한 결과물을 비교하였다. 자연 하천의 특성을 반영할 수 있도록 서일원(2006)이 수행한 S-자 형태의 실험 수로의 실험 결과를 분석하였다. 수치 모의를 위하여 3차원 전산유체역학 프로그램을 사용하여 사행수로의 2차원 유속 구조를 모의할 수 있도록 하였다. FLOW-3D 프로그램을 이용하여 실험 결과와 모의 결과를 비교할 수 있도록 하였으며 비교 후 보정을 실시하였다. 모의는 주로 LES (Large Eddy Simulation) 모형을 통해 이루어졌으며, 이를 통하여 실험에서 획득한 결과와 비슷한 유속구조 분포를 확인할 수 있었다. 보정 및 검증 후 수치 모의를 통한 유속 데이터를 이용하여 민감도 분석을 실행하였다. 이후로는 수로의 만곡부, 조도, 수심 등 인공수로의 조건을 변경하여 수치 모의를 수행하였다. 보정된 결과를 이용하여 추가적인 모의를 통한 유속 분포 구조의 비교가 이루어졌다. 이를 통하여 각 조건이 이차류의 크기에 미치는 영향을 확인할 수 있었으며, 모의를 통한 유속분포 결과는 대체적으로 실험을 통한 이차류의 연직분포 구조와 일치하였다.