• 한국수자원학회논문집
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• 제44권5호
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• pp.417-427
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• 2011

침수식생 개수로 흐름은구조적으로상부영역과식생영역으로구분되는데, 상부영역은 일반 개수로의 흐름특성을 보이며 식생영역은 줄기에 의해 난류가 억제되어 정수식생 조건의 흐름과 유사하게 단순한 흐름특성을 보인다. 본 논문은 침수식생 개수로 흐름의 난류 및 유사이동 특성에 관한 실험연구이다. 이를 위해 폭 0.5m, 길이 12m인 개수로 실험장치를 이용하여수리실험을 실시하였다. 다양한 유량에 대하여 수심비 2～3인 흐름을 구현하였고, 나무원형 실린더를 이용하여 식생을 재현하였다. 평형상태에서 부유사 농도 분포를 측정하기 위해서중앙입경이 75 ${\mu}M$인 모래를 한계조건에 도달하기까지 지속적으로 투입하였다. 유속 성분의 계측을 위하여 레이저 도플러 유속계를 사용하였고, 튜브를 이용한 사이포닝 방식으로 시료를 직접 채취하여 부유사 농도를 측정하였다. 측정된 자료를 이용하여 실험조건에 따른 평균흐름과 난류량의 특성을 살펴보았고, Rouse 수에 따른 부유사 농도 분포를 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.377-377
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• 2015

부유사 자료는 유사이송해석에 필수적인 요소로 하천의 흐름 변화 및 하상 변동을 발생시키고, 하천 구조물의 설계, 수자원 개발 및 관리를 위한 하천계획의 전반에 있어 매우 중요한 자료이다. 부유사 농도는 수자원의 이용뿐만 아니라 하천 생태계에까지 피해를 미친다는 점에서 하천의 유지 관리 및 보수와도 밀접한 관련이 있다. 부유사량을 산정하는 방법에는 수리량 및 하상토 특성 자료를 유사량 공식에 대입하여 계산하는 간접적인 방법과 유사량을 직접 측정하는 방법으로 나뉜다. 현재 국내에서는 유사량 채집기를 사용하여 실제 하천의 유사량을 채집하는 방식으로 많이 사용되고 있으나, 많은 인력과 시간이 소모되기 때문에 다지점 계측과 지속적인 계측이 힘들다는 한계점를 보이고 있다. 또한 국내 하천에서는 홍수기를 거치면서 하천의 수리학적 특성이 변화하는 경향을 보여주고 있어 유량-부유사 관계식을 자주 갱신해야 한다는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 현재 국내에서 사용하고 있는 직접적인 측정 방법의 한계점을 보완하고자 직접적인 측정 방법 중 초음파를 이용하여 횡단면 전체의 유사량 측정을 연속적으로 할 수 있는 수평초음파도플러유속계(H-ADCP)를 활용하여 유사량을 추정할 수 있는 기법을 개발하고자 한다. 본 연구의 연구는 건설기술연구원 하천실험센터의 직선수로에서 수행되었다. H-ADCP (SonTek SL3000, 셀 크기 4 cm)를 사용하여 자연상태 흐름조건 (유속 0.7 m/s)에서 초음파산란도(Backscatter, 혹은 신호대잡음비 SNR) 및 유속자료를 2분 간격으로 확보하였다. 그리고 부유사 농도(SSC)의 측정 정확도가 높다고 평가되고 있는 레이저부유사측정기(LISST-100)를 활용하여 부유사 농도를 실측하여 초음파산란도와 실측 SSC의 관계를 도출하고 그 경향을 분석하였다. 또한 초음파산란도의 흡수 등을 보정하고 실측 부유사자료와의 관계식을 기반으로 H-ADCP를 활용하여 실시간으로 부유사 농도를 산정할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.197-202
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• 2014

촉매 변환기의 효율은 촉매 물질이 포함되어 있는 하니콤 브릭 입구의 유동장 분포와 밀접한 관계가 있다. 하니콤 브릭 표면의 유동장 분포가 균일하지 않으면 시스템의 전환 효율이 감소하고 균일한 유동장 분포를 갖는 촉매 변환기에 비해 크기가 커져 제작비용도 증가한다. 따라서 촉매 변환기의 내부유동 해석은 매우 중요하다. 본 연구에서는 변환기 내부 하니콤 브릭 사이부분과 2번째 하니콤 브릭 출구부분의 유동분포를 단축을 따라 37.8 l/s와 94.4 l/s 유동영역에서 측정하였다. 또한, 자동차 제작사에서 이루어진 전산해석 결과를 측정 결과와 비교하여 실험적으로 검증하였다. 하니콤 브릭 사이부분의 ${\upsilon}$-속도분포 측정은 다소 변화하는 유동패턴이 형성되는 것을 보여주지만 입구 반대쪽 벽 부근영역에서 음의 유동장이 형성되고 음의 속도는 감소하여 중심 부근에서는 정체현상을 보이고 계속 입구 쪽까지 지속되는 것을 보여준다. 대부분의 속도 값에서 전산해석 결과는 측정치에 비하여 크게 나타났다.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권9호
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• pp.2328-2341
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• 1995

An experimental study on the flow over the axisymmetric backward-facing step was carried out. The purposes of the present study are to investigate the effect of the free stream turbulence intensity on the reattachment length and to understand the turbulence structure of the recirculating flows. Local mean and fluctuating velocity components were measured in the separated and reattaching axisymmetric turbulent boundary layer over the wall of convex cylinder placed in a water tunnel by using 2-color 4-beam fiber optics laser Doppler velocimetry. As the free stream turbulence intensity increased, the reattachment length became shorter due to the enhanced mixing in the separated shear layer. It was also observed that the reverse flow velocity and turbulent kinetic energy increase with increasing free stream turbulence intensity. Spectral data and flow visualization showed that low-frequency motions occur in the separated flow behind a backward-facing step. These motions have a significant effect on the time-averaged turbulence data.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.371-376
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• 2001

The operating point of a small-sized axial fan for refrigerator is strongly dependent upon the system resistance. Therefore, the turbulent flow characteristics around a small-sized axial fan may change significantly according to the operating point. This study represents three-dimensional turbulent flow characteristics around a small-sized axial fan measured at the four operating points such as $\varphi=0.1$, 0.18, 0.25 and 0.32 by using fiber-optic type LDA system. This LDA system is composed of a 5 W Argon-ion laser, two optics in back-scatter mode, three BSA's, a PC, and a three-dimensional automatic traversing system. A kind of paraffin fluid is utilized for supplying particles by means of fog generator. Mean velocity profiles downstream of a small-sized axial fan along the radial distance show that both the streamwise and the tangential components exist predominantly in downstream except $\varphi=0.1$ and have a maximum value at the radial distance ratio of about 0.8, but the radial component, which its velocity is relatively small, is acting role that only turns flow direction to the outside or the central part of axial fan. Moreover, all of the velocity components downstream at $\varphi=0.1$ show much smaller than those upstream due to the static pressure rise at the low-flowrate region.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권4호
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• pp.1510-1520
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• 1996

An experimental study on the flow over the axisymmetric backward-facing step was carried out. The purpose of the present study is to investigate the effect of the separating streamline curvature on the reattachment length and to understand the structure of recirculating flows. Local mean and fluctuating velocity components were measured in the separating and reattaching axisymmetric region of turbulent boundary layer on the wall of convex cylinder placed in a water tunnel by using 2-color 4-beam fiber optics laser Doppler velocimetry. The study demonstrates that the reattachment length increases with increasing separating streamline curvature. It is also observed that the reverse flow velocity and turbulent kinetic energy increase with an increase in the separating streamline curvature. In addition, the behavior of maximum turbulent stresses show that the effect of separating streamline curvature is larger in the region of recirculating zone(X/H<2) than in the region of reattachment point.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제4권5호
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• pp.197-205
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• 1996

The flow characteristics of five different 4-valve cylinder heads were investigated in a steady flow rig using laser-Doppler velocimetry. The tumble flow of each head with pentroof combustion chamber was quantified by nondimensional tumble number using a tumble adaptor. The formation of tumbling vortex was examined in an optical single-cylinder engine which has windows for in-cylinder LDV measurements. Tumble vortex ratio was estimated from the tumble flow measurement. The four-valve cylinder heads with pent-roof combustion chamber showed the tumble vortex from the intake process, which was investigated in the steady flow test. The tumble adaptor which converts the tumble into swirl flow was found to be feasible in predicting the tumble flow in the real engine. The tumble strength in the steady flow test coincides with that in the real engine experiment within 15%. It was found that the steady flow test on the four-valve cylinder heads provides the tip for a better design of cylinder head.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1546-1551
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• 2004

The laser Doppler technique is well-established as a velocity measurement technique of high precision for flow velocity. Recently, the laser Doppler technique has also been used to measure acceleration of fluid particles. Acceleration is interesting from a fluid mechanics point of view, since the Navier Stokes equations, specifically the left-hand-side, are formulated in terms of fluid acceleration. Further, there are several avenues to estimating the dissipation rate using the acceleration. However such measurements place additional demands on the design of the optical system; in particular fringe non-uniformity must be held below about 0.0001 to avoid systematic errors. Relations expressing fringe divergence as a function of the optical parameters of the system have been given in the literature; however, direct use of these formulae to minimize fringe divergence lead either to very large measurement volumes or to extremely high intersection angles. This dilemma can be resolved by using an off-axis receiving arrangement, in which the measurement volume is truncated by a pinhole in front of the detection plane. In the present study an optical design study is performed for optimizing laser Doppler systems for fluid acceleration measurements. This is followed by laboratory validation using a round free jet and a stagnation flow, two flows in which either fluid acceleration has been previously measured or in which the acceleration is known analytically. A 90 degree off-axis receiving angle is used with a pinhole or a slit.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1613-1620
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• 1990

본 연구에서는 일반적인 레이저 유속계를 사용하여 광전 증폭관내에 핀흘 대 신에 슬릿(slit)을 장치하고 광전증폭관을 측정영역에 90˚가 되도록 설치하여 in-situ calibration을 수행함으로써 분무의 입경과 속도를 동시에 계측할수 있다는 Yoon의 결과를 이용하고 모든 입자들의 궤적은 동일한 확률을 갖는다는 Yule와 Holve, Self의 가정을 기초로한 수학적인 Deconvolution에 의하여 계측방법에 발생되는 모순 점을 해결하였다. 일반적으로 분무특성해석을 위해서는 분무를 지배하는 기하학적인 변수, 입경분포, 액적의 속도분포, 밀도분포, 입경과 속도의 상관계수, 입자의 증발율 등이 규명 되어야하는데 본 연구에서는 이상류 동축노즐을 제작하고 이의 분무특성을 해석하기위하여 액적의 속도분포, 입경분포, 입경과 속도의 상관계수, 수밀도분포 등 을 계측하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권5호
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• pp.775-786
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• 2017

유사량 자료는 하천을 유지 관리하기 위하여 지속적으로 확보할 필요가 있다. 최근 해외에서는 유사량 자료 확보의 효율성 제고를 위해 초음파도플러유속계를 이용하여 간접적으로 유사량을 관측하는 연구가 시도되고 있다. 그러나, 기존 연구의 경우 주파수가 낮은 저주파 초음파도플러 유속계를 이용하여 대하천 및 실제 하천에서만 연구가 수행되었다. 이에 본 연구에서는 3 MHz의 높은 주파수가 적용된 수평초음파도플러유속계(H-ADCP)를 유량과 유사량 통제가 가능한 실험수로에 적용하여 획득한 신호대잡음비(SNR)를 이용하여 입경에 따른 초음파의 반사특성을 규명하고, 대하천을 기반으로 개발된 신호대잡음비 보정 알고리즘의 적용성 검토를 실시하며, 보정된 신호대잡음비를 활용하여 실험수로 규모의 하천에서 유사량 측정 가능성을 검토하였다. 이를 위해, 레이저부유사측정기(LISST-100X)를 활용하여 실측 부유사농도 데이터를 획득하고 신호대잡음비와의 상관관계를 분석하였다. 또한, 수로 전 단면에 균일한 유사를 공급하기 위해 실험수로 규격에 맞게 유사공급장치를 제작하였으며, 초음파 반사특성 규명을 위해 입경이 다른 두 종류의 유사(Silt, Sand)를 활용하여 실험을 수행하였다. 기존 신호대잡음비 보정 알고리즘을 실험수로 측정결과에 대해 적용성 검토를 실시한 결과, 적절한 보정 결과를 보여 보정 알고리즘이 실험수로 규모에도 적용 가능함을 확인하였으며, 보정된 신호대잡음비와 부유사농도 사이의 상관관계 경향을 분석한 결과, 실트와 모래에 대해 전체적으로 일정한 연관성을 보여, 향후 추가적인 연구를 통해 신호대잡음비를 이용한 간접적인 유사량 관측이 가능할 것으로 사료된다.