• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.136-136
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• 2019

원형 실린더를 주변 흐름에 관한 연구는 오랜 기간 유체역학 전 영역에서 모형실험이나 수치모형으로 광범위하게 연구되었다. 이 흐름은 하천의 교각이나, 바다의 시추선과 같은 수공구조물 주변에서 관측된다. 난류와 와류가 공존하는 복잡한 특성 때문에, 이 흐름은 수공학에서 유사이송, 세굴, 오염물 확산 등에 영향을 준다. 본 연구는 실험실 수로에 설치된 원형 실린더(D=9cm) 후방의 근접 와류 구간에서(x/D<5) 유속을 ADV로 측정한 후, 난류 특성을 Power Spectral Estimation(PSE)와 Singular Spectral Analysis(SSA) 방법으로 연구하였다. PSE는 샘플 스펙트럼의 한계를 보완하고자 자료를 분할하고, window 함수를 적용하여 ensemble 평균을 구하는 경험적 방법이다. PSE를 이용하여 스펙트럼을 계산한 결과, 주 흐름 및 횡방향 흐름은 Inertial subrange에서 Kolmogorov의 가정과 일치하는 추세를 보였다. 그러나 수심방향 흐름의 스펙트럼은 -5/3보다 빠르게 감소하는 추세를 보였다. Inertial subrange 스펙트럼에서 난류 에너지 소산율은 원형 실린더에서 멀어짐에 따라 감소하는 추세를 보였고, 주 흐름방향과 횡방향 흐름은 비슷한 크기를 보였다. 난류 에너지 소산율과 동점성계수를 이용하여 Kolmogorov 길이, 유속, 시간 스케일을 계산했다. 난류의 운동에너지를 계산하기 위해 Triple decomposition 방법 중 하나인 SSA를 적용하였다. SSA는 유속행렬을 이용하여 고윳값과 고유벡터를 계산하고, 유속에서 기여도가 큰 부분을 추출하는 방법이다. SSA를 통해 실린더 후방 흐름에서 와류 성분과 난류 성분을 나누었다. 횡방향 흐름은 강한 와류로 큰 기여도를 갖는 고유벡터가 나타났지만, 주 흐름과 수심방향 흐름은 상대적으로 낮은 기여도를 갖는 고유벡터가 나타났다. 와류를 제외한 흐름에서 난류 운동에너지는 실린더와 멀어짐에 따라 감소하고, 흐름 중앙에서(y/D=0) 가장 큰 값을 보였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.22 no.9
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• pp.1307-1316
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• 1998

Engine turbulences obtained by LDV measurement near the compression TDC was analyzed by the classic turbulence theory. Turbulences were quantified by a cycle resolved analysis and processed to reveal integral time scale and length scale. Three different definitions were applied to obtain the turbulence time scales and then compared each others. The classic turbulence theory with the several assumptions for engine application proven to be very efficient for understanding engine turbulence in this study. It was found that the integral length scale is strongly affected and increased by tumble flow.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.367-371
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• 2005

본 논문에서는 수리실험을 통해 개수로의 바닥 조건에 따른 평균흐름 및 난류구조, 그리고 고유구조의 특성을 연구하였다. 레이저 도플러 유속계를 이용하여 2차원 순간속도를 측정하였다. 측정된 평균유속, 레이놀즈응력, 난류강도, 와점성계수, 혼합 길이 등의 난류량을 기존에 제시된 경험식과 비교하였으며 기존 연구 결과와 유사함을 확인하였다. 사분면 기법을 이용하여 개수로 흐름의 고유구조를 살펴본 결과, 분출 및 쓸기 현상의 발생 확률이 다른 상호작용에 비해 지배적임을 확인하였다. 고속 푸리에 변환을 통한 스펙트럼 분석을 통하여 에너지 폭포 현상 및 난류 와의 미시 및 거시 특성크기를 파악하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.10
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• pp.795-803
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• 2015

The boundary layer developing over the suction surface of a first-stage turbine blade for power generation has been investigated in this study. For three locations selected in the region where local thermal load changes dramatically, mean velocity, turbulence intensity, and one-dimensional energy spectrum are measured with a hot-wire anemometer. The results show that the suction-surface boundary layer suffers a transition from a laminar flow to a turbulent one. This transition is confirmed to be a "separated-flow transition", which usually occurs in the shear layer over a separation bubble. The local minimum thermal load on the suction surface is found at the initiation point of the transition, whereas the local maximum thermal load is observed at the location of very high near-wall turbulence intensity after the transition process. Frequency characteristics of turbulent kinetic energy before and after the transition are understood clearly from the energy spectrum data.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.11
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• pp.1055-1063
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• 2012

Fluctuating wall pressures were measured using an array of 16 piezoelectric transducers beneath a turbulent boundary layer. The coating used in this experiment was an open-cell, urethane-type foam with a porosity of approximately 50 ppi. The ultimate objective of the coating is to provide a mechanical filter to reduce the wall pressure fluctuations. The boundary layer on the flat plate was measured by using a hot wire probe, and the CPM method was used to determine the skin friction coefficient. The wall pressure autospectra and streamwise wavenumber-frequency spectra were compared to assess the attenuation of the wall pressure field by the coating. The coating is shown to attenuate the convective wall pressure energy. However, the relatively rough surface of the coating in this investigation resulted in a higher mean wall shear stress, thicker boundary layer, and higher low-frequency wall pressure spectral levels compared to a smooth wall.

• Journal of Energy Engineering
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• v.12 no.2
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• pp.131-138
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• 2003

This paper considered the structural mechanism of transitional boundary layer by the experimental approach. In order to measure the turbulence quantity in the boundary layer, we made a wind tunnel with 400${\times}$190${\times}$2500 mm test section and a flat plate with well fabricated leading edge. Hot wire anemometer was used for acquiring the continuous turbulence signal which is processed by special software. The results of experiment show that the region where turbulence spot is dominant moves from near wall to overall layer and thus the anisotropy of velocity fluctuation shows so large value. Also the turbulence energy originally contained in low frequency band comes up to the high frequency band. Finally the turbulence model needs minimum two length scales to consider the pre-transition region.

• 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.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.31 no.6
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• pp.356-367
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• 2019

This study evaluates the variation characteristics of irregular wave fields for two-dimensional Low-Crested Structure (LCS) by olaFlow model based on the two-phases flow by numerical analysis. The numerical results of olaFlow model are verified by comparing irregular wave profile of target wave spectrum and measured one, and their spectra. In addition, spacial variation of irregular wave spectrum, wave transmission ratio, root-mean square wave height, time-averaged velocity and time-averaged turbulent kinetic energy by two-dimensional LCS are discussed numerically. The time-averaged velocity, one of the most important numerical results is formed counterclockwise circulating cell and clockwise nearshore current on the front of LCS, and strong uni-directional flow directing onshore side around still water level.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.12 no.5
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• pp.1175-1188
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• 1988

Linear estimation in isotropic turbulence is examined to approximate conditional averages in the form of fluctuating velocity fields conditioned on local velocity. The conditional flow fields and their associated vorticity field are computer using experimental data [Van Atta and Chen] and energy spectrum model [Driscoll and Kennedy]. It appears that ring vorticies could be the dominant structure. Due to the extremely large vorticity in the viscous region of a conditional ring vortex, the energy spectrum model can be used appropriately by changing the Reynolds number. The hairpin vortex could be detected by combining vorticies in isotropic field with an anisotropic orientation imbedded in uniform mean shear flow and this is consistent with other studies [Kim and Moin].

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.18 no.6
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• pp.1049-1056
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• 2023

The height of the atmospheric boundary layer indicates the peak developed when turbulence is generated by mixing heat and water vapor, and is generally determined through thermodynamic methods. Wind profilers produce atmospheric information from the scattering of signals sent into the atmosphere. A method for making the spectrum of turbulent components, turbulent kinetic energy dissipation rate, and refractive index structure coefficient was presented to determine the atmospheric boundary layer depth. Compared with the vertical distribution characteristics of potential temperature and specific humidity based on radiosonde data, the determination method of the atmospheric boundary layer height from wind profiler output was evaluated as very useful.