• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.6 no.3
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• pp.29-36
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• 2002

A numerical analysis based on two-dimensional and three-dimensional incompressible Wavier-Stokes equations has been carried out for double-circular-arc compressor cascades and the results are compared with available experimental data at various incidence angles. The 2-D and 3-D computational codes based on SIMPLE algorithm adopt pressure weighted interpolation method for non-staggered grid and hybrid scheme for the convective terms. Turbulence modeling is very important for prediction of cascade flows, which are extremely complex with separation and reattachment by adverse pressure gradient. Considering computation times, $\kappa$-$\varepsilon$ turbulence model with wall function is used.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.244-244
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• 2021

난류흐름 거동은 지형이나 수공구조물과 같은 고체 경계면의 변화에 민감하게 반응하며 특징 또한 다양하다. 보나 여수로 등과 같은 단차 구조물을 통과하는 흐름은 구조물의 모서리 같은 흐름 경계면이 급변하는 지점에서는 흐름분리(flow separation)가 발생하는 것이 특징이다. 이러한 흐름분리로 인해 전단층이 발생하며 흐름 재순환(recirculation)이 구조물 하류부에 형성된다. 이 연구에서는 낙차공 형식의 단차 구조물 하류부에서의 흐름 거동을 이해하기 위해 CFD모델링을 통하여 계산된 3차원 유동장을 분석한다. 난류 모의는 하이브리드 LES(large-eddy simulation)/RANS 계산 기법인 IDDES(improved delayed detached-eddy simulation)기법을 적용한다. IDDES의 기본 모형으로는 k-ω SST모형과 Spalart-Allmaras모형을 이용하여 두 모형의 성능을 평가한다. 자유수면의 변동은 VoF(volume of fluid)기법을 이용하여 계산하며, 각 지배방정식은 최소의 수치분산을 유지하면서 수치해의 안정성을 확보할 수 있는 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 이산화하였다. 수치해석 결과는 레이놀즈수 23,400과 후르드수 0.22의 조건에서 기존에 계측된 자료와 비교하여 수치모형의 정확도를 평가하고 하상 단차 하류부에서의 흐름 거동 특성을 분석한다. 계산 결과는 공학적으로 널리 사용되는 RANS 수치모의에서 볼 수 없는 전단층과 난류구조의 동적 거동 특성과 이에 따른 레이놀즈 응력분포의 특성을 설명해준다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.247-247
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• 2022

제트류는 복잡한 흐름 중 하나로 다양한 크기의 에디가 다양한 운동량을 가지고 있다. 이러한 제트류를 구현하기 위해서는 난류 운동 에너지 등 제트류의 특성을 잘 반영하여야 한다. 제트를 구현하기 위해서는 수리학적 모델, 현장 실험 등 많은 방법이 있으며, 본 연구에서는 상대적으로 공간, 시간적 비용이 적게 드는 수치해석 방법을 사용하여 연구를 진행하였다. 대표적인 수치해석방법에는 DNS(Direct Numerical Simulation), LES(Large Eddy Simulation), RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes) 등이 있다. RANS는 시간 평균 흐름 특성만 산출하며 제트의 복잡성을 재현하는 데 한계가 있어, 본 연구는 DNS와 LES 모델을 이용하여 제트류를 구현하는 것에 초점을 맞추었다. DNS는 해당 격자에서 발생하는 모든 에디를 직접 해석 때문에 난류 모델링이 필요하지 않지만, 많은 수의 그리드가 필요하여 수치해석 시 소요시간이 긴 편이다. LES는 대규모 에디는 직접 해석하지만 일정 크기 이하의 소용돌이를 해석하기 위해서 모델이 필요하다. 따라서 서브 그리드 모델에 따라 약간 다른 결과를 보인다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 LES의 기존 서브 그리드 모델을 사용하지 않고 신경망 모델로 학습한 DNS 결과를 활용하는 방법을 제안한다. 우선 DNS와 LES 모델을 사용하여 에너지 스펙트럼을 비교하여 서브 그리드 모델이 시작하는 파수를 찾는다. 이후 특정 파수 아래의 작은 에디를 모사할 적절한 신경망 모델을 결정하여 DNS의 작은 에디를 신경망 알고리즘이 모사할 수 있도록 학습시킨다. 이후 기존 서브 그리드 모델을 사용하지 않고 학습된 신경망 알고리즘을 사용한 LES 모델이 모사한 제트류와 실제 DNS 모델을 사용한 제트류를 비교 및 평가한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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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.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.14 no.4
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• pp.1533-1539
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• 2013

In the present study, we compared the theory with CFD data about the boundary layer thickness, displacement thickness and momentum thickness. According to the freestream velocity, larminar and turbulent is decided and affect to the flow patterns around the airfoil The boundary layer thickness, displacement thickness and momentum thickness affect to the aerodynamic characteristics of the airfoil(e.g. lift, drag and pitching moment). The separation point is affected by varying angle of attack. In the present study, we used the Joukowski airfoil(c=1), and NACA0012 airfoil was used at CFD. The chord Reynolds number is $Re_c$=3,000, 700,000, respectively and the freestream velocity is 0.045, 10 m/s, respectively. In this paper, the data was a good agreement with that of experimental results, so we can analyze the various airfoil models.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2002.04a
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• pp.35-40
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• 2002

A numerical analysis based on two-dimensional and three-dimensional incompressible Navier-Stokes equations has been carried out for double-circular-arc compressor cascades and the results are compared with available experimental data at various incidence angles. The 2-D and 3-D computational codes based on SIMPLE algorithm adopt pressure weighted interpolation method for non-staggered grid and hybrid scheme for the convertive terms. Turbulence modeling is very important for prediction of cascade flows, which are extremely complex with separation and reattachment by adverse pressure gradient. In this paper k-$\varepsilon$ turbulence model with wall function is used to increase efficiency of computation times.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.05a
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• pp.150-155
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• 2010

Liquid rocket injectors play crucial roles on propulsive performance, combustion stability, and heat transfer characteristics. Nevertheless, their developments have mainly relied on empirical methods and expensive hot-firing tests due to lack of fundamental understanding of high pressure combustion phenomena in the near-injector regions. The present study was motivated by recent efforts to develop reliable modeling of liquid rocket combustion. The turbulent combustion model based on the flamelet concept has been extended to take into account real-fluid behaviors occurred at supercritical pressures, and validated against measurements for a cryogenic nitrogen injection, a non-premixed turbulent jet flame at atmospheric pressure, and a LOx/$GH_2$ coaxial shear injector at a supercritical pressure.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.37 no.4
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• pp.31-39
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• 2000

In this study, the numerical analysis for laminar and turbulent flows around a circular cylinder is carried out from Reynolds number $10^4\;to\;10^6$, where the dramatic change of drag coefficients exists around Reynolds number $4{\times}10^5$. The numerical results are compared with those of the experiments and they show reasonable agreements. The good results can be obtained without turbulent model by minimizing mesh size in the body normal direction and increasing mesh numbers in the body tangential direction. The future study for 2-dimensional flat plates with no pressure gradients and 3-dimensional bodies must be made to verify whether the same conclusions can be drawn.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.431-431
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• 2011

Rio Narcea 는 스페인 북부에 위치한 Astuias 지역을 흐르는 Nalon River 의 한 지류로서 총연장 102km 유역 면적 1,135 m이며. 사행천으로 홍수 시 범람하기 쉬운 곡류천의 특성상 잦은 홍수피해를 받고 있는 지역이다. 특히 2010년 6월에는 일주일 사이에 홍수 피해가 두 번씩이나 발생함에 따라 수많은 인명피해가 발생하였고 사회 SOC 시설이 큰 타격을 입는 등 상당한 피해를 야기하였다. 이에 1D 및 2D 수리 모델링 프로그램을 이용하여 사행천에 수리특성을 분석하고, 그에 따른 홍수범람도를 작성하여 1D와 2D 모델링을 비교분석하였고 이를 이용하여 홍수 피해 방지 대책을 마련하는데 도움이 되고자 한다. 1D 모델링은 HEC-GeoRAS 및 HEC-RAS를 이용하였으며, 2D 모델링에는 IBER를 이용하였다. Arc-GIS 툴을 이용한 HEC-GeoRAS 기능을 사용하여 강의 단면을 구성하고 HEC-RAS를 이용하여 1차원 모델링을 수행하였으며, 2D 모델링에는 스페인의 CIMNE에서 개발한 2차원 수리해석 프로그램인 IBER를 사용하였는데, 이 프로그램은 부정류 해석과 난류 해석, 유사이동 및 Dam-break 등의 해석이 가능하다. 1D 및 2D 모델링의 결과 값으로 얻어진 수심 및 유속을 토대로 1D는 Arc-GIS를 이용, 2D는 IBER 프로그램 내에 기능을 이용하여 바르셀로나에서 주로 사용되는 Catalan Water Agency 기준에 의한 홍수범람도를 작성하였다. 각각의 1D 와 2D 모델링으로 작성한 홍수범람도를 비교분석해 본 결과 거의 유사하게 표현됨을 알 수 있었으며, 두 모델링 기법 모두 홈수범람도를 표현함에 있어서 유용하게 사용될 수 있을 것이라 생각된다. 대상지역의 관련 자료의 유무에 따라 구분하여 1D 혹은 2D 모델링 기법을 선택 사용할 수 있으며. 유역의 홍수발생시 인명과 재산 피해에 대비한 홍수범람 지도 및 홍수재해지도 제작에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국해양학회지
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• v.27 no.4
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• pp.311-323
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• 1992

The study of ocean surface mixed layer modelling has three different approaches: integral models. diffusive models including K theory and higher turbulence closure scheme, and transilient models. None of them is suitable for all occasions because each model has its specific merits and defects. In the present paper, these three types mixed layer models are described, and their relative advantages and applicabilities are discussed in order to guide the researchers who initiate ocean mixed layer study.