• 한국항공우주학회지
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• 제37권10호
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• pp.955-966
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• 2009

초음속 유동장 내의 축대칭 기저유동에 DES 기법을 적용하였다. 이 기법은 RANS 모드에서는 Spalart-Allmaras (S-A) 난류 모델을 사용하고, Large-eddy simulation (LES) 모드에서는 부격자 모델을 기반으로 하고 있다. LES 보다 비교적 적은 비용을 갖는 DES 기법을 사용하여 기저 유동장과 기저 압력을 정교게 예측할 수 있었다. 기저유동의 정확한 예측을 위해 경계층 두께, 운동량 두께, 표면마찰과 같은 기저 가장자리 유동 물성치를 Dutton 등의 실험과 비교하였다. DES는 하류영역에서의 전단층 말림, 큰 에디 운동, 재순환영역 내의 작은 에디 운동 같은 비정상 난류 운동의 물리적 현상을 잘 모사 하였다. 또한, 경험상수 $C_{DES}$ 1.2를 사용한 현재 결과가 일반적인 경험상수 $C_{DES}$ 0.65에 비해 실험과 잘 일치함을 보여준다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2000년도 제14회 학술강연논문집
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• pp.17-17
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• 2000

이젝터-디퓨저 시스템은 고압의 기체를 노즐로 팽창시켜서 얻은 대량의 운동에너지를 이용하여 낮은 에너지를 가지는 주변의 기체를 외부로 배출시키는데 이용되는 유체 역학적 펌프이다. 이젝터-디퓨저 시스템은 작동부가 없고 구조가 단순하여 설치/보수 및 시스템 전체의 경량화에 많은 이점이 있으므로 그 활용도가 증대하고 있는 추세이다. 그러나 이젝터-디퓨저를 지나는 초음속 유동은 복잡한 충격파 및 난류현상들로 인하여 그 물리적 특성들이 명확히 알려지지 않았다. 특히 이러한 제현상들의 간섭과 전단층의 불안정성 때문에 발생하는 비정상성은 1차 유동과 2차 유동의 혼합작용에 영향을 미쳐, 결국 시스템 전체의 배기성능을 저하시킬 뿐만 아니라, 소음과 진동을 발생시켜 시스템의 안정적인 운전을 방해한다.

• 콘크리트학회지
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• 제5권3호
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• pp.133-141
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• 1993

탄성체에서 파의 흐름, 층류 그리고 난류에서 전단층과 같은 많은 동적문제들을 유한요소성 또는 차분법으로 해석할 때 자동분할기법이 문제의 해의 정확도를 크게 향상 시켜왔다. 일정한 속도로 움직이는 열원은 그 열원의 내부 그리고 주위에서 높은 변화도를 발생 시킨다. 이렇게 변화도가 심한 부분은 유한요소법으로 해석할 때 적절하고 세밀하게 분할 된 요소만이 만족시런 해를 얻을 수 있을 것이다. 본 연구에서는 공간-시간 영역에서 변화도의 크기에 따라 시간간격이 임의로 조정되는 자동 시간간격 조정법을 발전시켰다.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.15-21
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• 1999

KRISO 300K VLCC 이중모형선 주위의 유동특성을 풍동실험을 통해 연구하였다. 선체 선미 주위유동과 후류유동의 평균속도 성분, 난류강도, 레이놀즈 전단응력 및 난류 운동에너지 분포를 열선풍속계를 이용하여 측정하였다. 실험은 선미와 후류의 횡단면에서 수행하였으며, 선체 표면에서의 유동 패턴을 정성적으로 조사하기 위하여 유막법을 이용한 유동가시화도 수행하였다. 선미와 근접 후류영역은 매우 복잡한 3차원의 유동특성을 가지고 있으며, 특히 종방향 와류영역에서 고리 모양의 후류 구조를 볼 수 있었다. 그리고 중앙평행부에서의 얇은 경계층은 선미 영역을 지나며 점차 두꺼워지고 복잡한 3차원 난류후류로 발전하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권2호
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• pp.89-97
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• 2017

만곡수로에서의 흐름 구조는 나선형 운동을 갖는 이차 재순환 흐름 그리고 만곡부 측벽으로부터 발생하는 흐름분리로 인한 전단층 등으로 복잡하다. 이 연구에서는 3개의 통계학적 난류모형($k-{\varepsilon}$, RNG $k-{\varepsilon}$, $k-{\omega}$ SST) 그리고 자유수면 변동 해석을 위한 VOF 기법을 적용한 비정상 Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) 계산을 수행하여 고진폭 만곡수로인 키노시타(Kinoshita) 수로에서의 이차류와 편수위를 해석하였다. 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 구한 해석결과를 기존 수리실험 자료와 비교하여 각 난류모형의 적용성을 평가하였다. 비정상 RANS 계산에서 적용한 3개의 통계학적 난류모형의 해석 결과를 분석해 보면 키노시타 수로에서 발생하는 만곡부 편수위는 3개 모형 모두 유사하게 모의하는 한편, 전반적인 이차류 분포는 $k-{\omega}$ SST상대적으로 잘 모의하는 것으로 나타났다. 하류에 위치한 만곡부 흐름에 영향을 미쳐 국부적으로 발생한 이차류와 이전의 만곡부 중앙 수면 부근에서 발생하는 한 쌍의 이차 와류가 존재하는 현상을 관측하였으며, $k-{\omega}$ SST 난류모형은 이러한 복잡한 와류 변화를 양호하게 모의했다. $k-{\varepsilon}$ 모형을 기반으로 개발된 두 모형으로 모의한 결과에서는 실험에서 관측된 중앙 만곡부에 존재하는 두 개의 이차류 중, 시계방향 와류가 재현되지 않는다. VOF기법을 이용해서 계산한 만곡부에서의 편수위 해석결과는 적용한 모든 난류모형에 대해서 전반적으로 실험값을 양호하게 재현하는 것으로 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권1호
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• pp.64-72
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• 2010

하이브리드 로켓 모터 내부에서는 산화제에 의한 주유동과 연료의 기화로 발생된 분출 유동이 상호작용을 하기 때문에 매우 강한 전단층이 발생되며 이에 기인한 시간특성이 나타나게 된다. 이 시간특성이 난류 유동장에 부과되면서 매우 복잡한 유동간섭 현상이 발생되게 되는데, 이와 같은 간섭현상이 외부교란에 대해 어떻게 반응하는지를 살펴보는 것은 안정적인 연소과정을 위해서 매우 중요하다. 이를 연구하기 위하여 연소반응을 제외하고, 산화제의 난류 유동과 연료 벽면에서의 분출 유동을 모사한 채널 유동에 대한 LES 해석을 수행하였으며, momentum forcing기법을 사용하여 특정주파수를 부과하는 집중교란(concentrated forcing)과 백색소음과 같은 넓은 범위의 주파수 특성을 부과하는 분산교란(distributed forcing)에 대한 유동의 반응을 살펴보았다. 두 경우 모두 모터의 하류에서 외부교란의 특성시간을 유지하였으나 비약적인 유동의 공진현상으로 연결되지는 않는다는 것을 확인하였다. 이는 외부교란의 특성은 시스템의 고유진동수 및 Kelvin-Helmholtz 불안정성에 기인한 특성 진동수와 함께 고려되어야 한다는 것을 의미한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.105-105
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• 2019

보나 여수로와 같은 수공구조물의 주변에서 발생하는 흐름 거동은 구조물 모서리에서 발생하는 흐름분리(flow separation)와 이에 따른 전단층(shear layer)과 재순환(recirculation) 흐름 영역의 발달 그리고 분리된 흐름의 재부착(reattachment)이 특징이다. 공학적으로 난류의 해석에 있어서 이러한 흐름 거동들을 정확하게 예측하는 것은 수공구조물 설계에 있어서 중요하다. 이 연구에서는 흐름 분리와 재순환 영역의 발달 그리고 흐름 재부착을 포함하는 후방계단(backward-facing step) 흐름을 155,000의 레이놀즈수 조건에서 하이브리드 RANS/LES 모델을 적용하여 해석결과를 평가한다. 하이브리드 모델로는 벽에 인접한 격자의 해상도에 상대적으로 민감하지 않은 SST(shear-stress transport) 난류 모델을 이용하는 DES(detached-eddy simulation) 기법을 적용하였다. 계단 높이가 h인 계산영역은 흐름방향 길이가 34h, 높이는 계단 상류와 하류에서 각각 1h와 2h 그리고 폭은 $2{\pi}$이다. 계단은 상류단으로부터 10h 하류부 지점에 위치한다. 경계조건으로 상부와 하부 벽면에 대해서는 비활조건을 적용한다. 상류부 수로에서 완전 발달한 흐름을 재현하기 위해서 유입경계조건은 유입부 하류 $2{\pi}h$ 지점에서 계산된 유속과 난류량을 매핑(mapping)기법을 이용하여 반복적으로 적용한다. 총 3.1백만개와 7.3백만개의 셀로 계산영역을 구현한 두 개의 계산격자 그리고 약 3.1백만개의 셀을 이용했지만 벽면 근처에서의 격자 구성을 다른 방식으로 설정한 두 가지 격자를 이용하여 격자 해상도가 DES 수치해석 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 수치해석결과는 본 연구에서 상류단 조건으로 적용한 매핑기법이 대상 수로에서 완전 발달한 흐름을 잘 재현함을 보여주며, 합리적인 DES 해석 결과를 얻기 위해서는 벽에 수직한 방향으로 적절한 격자의 해상도와 분포가 필요함을 보여준다.

• 에너지공학
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• 제20권4호
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• pp.338-345
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• 2011

희박예혼합 가스터빈 연소기에 적용되는 스월 유동은 연소효율증가와 배기가스저감을 목적으로 적용된 것로 연소기 내 유동장의 전단층생성에 의한 재순환영역이 생성되게 한다. 이러한 재순환영역은 연소가스 재순환에 의한 화염온도와 화염길이를 낮추는 효과를 가지고 있다. 또한 희박연소에서 연소불안정성 억제효과도 있다. 본 연구에서는 모형가스터빈연소기에서 스월러를 이용하여 스월유동을 유도하고, 연소기 노즐에서 평균속도가 일정 할 때의 스월수 증가에 따른 유동장의 속도분포 특성을 분석하였으며 이때 PIV 계측 실험과 난류통계기법을 이용하여 난류인자들을 도출하였다. 스월수의 증가는 연소기 내부 유동장의 형태가 바뀌게 되고, 재순환영역의 위치가 연소기 노즐방향으로 이동하게 되어 화염길이를 줄여 주며, 난류강도와 난류길이 스케일이 감소하게 되어 에디의 크기가 작아짐을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권9호
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• pp.823-833
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• 2010

침수식생 개수로 흐름은 식생영역과 상부영역에 서로 다른 흐름구조를 보인다. 즉, 식생영역에서 전단으로 인해 생성되는 난류는 억제되며 비교적 균일한 유속 분포를 보이며 상부영역에서는 일반 개수로 흐름과 유사한 흐름구조를 보인다. 이와 같이 두 상이한흐름구조가 결합된 복잡한 흐름특성으로 인해 침수식생 개수로흐름은 공학적인 관심의 대상이 되어왔다. 본 연구에서는 침수식생 개수로 흐름의 층적분 모형의 비교 분석을 수행하였다. 일반적으로 식생흐름의 층적분 모형은 층의 수에 따라 2층 및 3층모형으로 구분한다. 즉, 전체 수심을 식생영역과 상부영역으로 구분하는 2층모형과 식생영역을 바닥 조도의 영향 유무에 따라 내부 및 외부 식생영역으로 구분하는 3층모형으로 분류된다. 본 연구에서는 2층모형과 3층모형을 비교하였다. 다양한 실험조건에 적용한 결과, 3층모형이 식생영역에서 유속의 변화를 고려할 수 있으나 결과는 레이놀즈응력 분포에 민감하며, 적분된 유속은 2층모형에 의한 예측 결과가 더욱 정확한 것으로 나타났다. 3층모형에서 내부 식생영역의 결과가 전체 흐름구조에 미치는 영향이 무시할 수 있으므로 이 점을 착안하여 식생영역에서 유속 변화가 고려되는 수정 2층모형을 제시하였다. 수정 2층모형에서 가정하는 레이놀즈응력 분포는 상부영역에서는 선형, 식생영역에서는 멱함수 형으로 변화한다. 다양한 조건에 적용한 결과, 수정 2층모형이 대체로 기존의 모형과 비슷한 정도의 예측을 수행하나 식생밀도가 매우 작은 흐름의 경우 예측 결과가 불량한 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권11호
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• pp.1055-1063
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• 2012

16채널 어레이 마이크로폰을 이용하여 난류 유동장 내 벽면 압력섭동에 대한 측정을 수행하였다. 본 실험에 사용된 코팅재질은 약 50 ppi (pores per inch)의 다공성 구조로 이루어진 우레탄 물질로 이루어져 있다. 코팅의 주된 목적은 난류 유동장 내 최소한의 공간을 유지하면서 대류속도로 진행하는 난류 와들을 필터링하는 역할을 하는 것이다. 평판 위 경계층의 측정은 열선 유속계를 이용하였으며 표면 마찰계수 값을 얻기위해 CPM법을 사용하였다. 벽압력 스펙트럼과 파수-주파수 스펙트럼 측정은 코팅에 의해 얼마나 에너지가 저감되는 지를 비교하기 위해 사용되었다. 벽면 코팅은 대류하는 무차원 벽면섭동압력에너지를 저감시켰지만, 컴플라이언트 코팅된 벽면 거칠기로 인해 일반 강체 평판에 비해 상대적으로 발달된 경계층을 형성하였으며 벽면 평균전단응력과 저주파수 압력스펙트럼 레벨도 함께 증가하였다.