• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.49-49
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• 2020

하천 보 상류영역에서 발생하는 박리 흐름을 분석하기 위해 실험수로에 하천보 모형을 설치하고, 보 주변에서 발생하는 흐름 구조를 입자 영상 유속계(PIV)로 이용하여 정밀하게 측정하였다. 본 연구에 사용된 보는 하천 설계기준을 따른, 전방 수직벽과 하류 경사램프가 있는 유한한 마루 길이 보이다. 실험 조건은 보 상·하류부 수심으로 인한 4가지 흐름(Hydraulic jump, Plunging jet, Surface wave, Surface jet)을 기반으로 설정하여 수리조건에 따른 유속 특성을 규명하였다. 실험에서 측정한 수직-수평방향 평균 유속·유선도를 분석한 결과, 보 전방의 하부에서 재순환 흐름이 관측되었고, 역방향 흐름도 이 지역에서 발견되었다. 유속 편차의 제곱 평균(Root Mean Square) 흐름장에서 보 전방과 재순환 흐름 영역에 불안전한 흐름이 강하게 발견되었다. 역방향 흐름은 박리 흐름에서 발견되는 주요 특성으로, 역방향 흐름의 전체 면적을 매 관측마다 측정하여 이를 분석한 결과, 재순환 흐름의 면적은 오른쪽으로 기울어진 분포를 가지고, 항상 0보다 큰 값을 가지는 것으로 나타났다. 재순환 면적에 따른 흐름 특성은 역방향 흐름 면적에 대한 조건부 평균을 이용하여 파악했는데, 조건부 평균의 구간은 재순환 흐름의 중심에서 지배적인 주기값을 이용했다. 역방향 흐름이 작은 영역에선, 보 상류의 흐름이 재순환 흐름으로 말려들어가는 열린 박리흐름이 나타나며, 역방향 흐름이 큰 경우에는 재순환 영역의 흐름은 보 상류의 흐름과 분리되는 닫힌 박리흐름이 발생하였다. 역방향 흐름이 가장 큰 경우, 보 전방의 박리흐름은 보의 상단을 넘는 것으로 관찰되었다. 이러한 결과를 통해 보 마루에서 발생하는 박리흐름이 보 전방에 박리흐름에 영향을 미치는 것으로 파악되었다. 조건부 평균된 역방향 흐름의 면적과 박리 지점(separation point)의 관계를 분석한 결과, 역방향 흐름의 오른쪽으로 기울어진 분포와 대규모 흐름 방출 현상이 관측되었다. 박리 지점의 위치와 수리 매개변수의 관계를 분석한 결과, 상류의 수심 증가에 따라 증가하는 경향이 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.63-63
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• 2016

자연 하천은 연속적인 곡선 흐름을 가지고 있으며, 하천의 흐름을 해석하는 것은 복잡하고 어려운 일이다. 게다가 자연하천에서는 유사이송에 의해 하상변동이 발생하며 이를 정확하게 예측하는 것은 공학적 문제 해결에 중요한 역할을 한다. 곡선 흐름에서의 하상변동양상은 원심력에 의한 이차류로 인하여 유사가 하천의 내측으로 이동하게 되고, 하천의 외측에는 침식, 내측에는 퇴적이 된다. 이와 같은 현상은 원심력뿐만이 아니라 하천의 곡선에 의해 발생하게 되는 박리 또한 중요한 원인으로 이야기 되고 있으며, 선행 연구자들에 의해서 박리의 영향이 작지 않음을 알 수 있다. 자연하천에서의 정확한 하상변동을 예측하기 위해서는 원심력에 의한 이차류와 박리의 현상을 정확히 모의할 수 있어야하며, 이를 위해 3차원 모형이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 3차원 unsteady RANS 모형을 이용하여 곡선수로에서 박리가 발생하는 현상을 모의하고자 한다. 곡선수로를 모의하기 위해서 곡선좌표계를 사용하였으며, 난류모형으로는 standard $k-{\varepsilon}$과 $k-{\omega}$ SST을 사용하였다. 또한 fractional step method를 이용하여 유속과 압력 커플링을 하였다. 그 결과 곡선수로의 흐름모의에서 레이놀즈 수가 큰 경우 박리가 발생하는 것을 확인하였으며, 두 난류모형 모두 곡선 흐름에서의 박리 현상을 모의할 수 있었다.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.22 no.6
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• pp.512-527
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• 2001

Separated flows passed complex geometries are modeled by discrete vortex techniques. The flows are assumed to be rotational and inviscid, and a new techlnique is described to determine the stream functions for linear shear profiles. The geometries considered are the snow cornice and the backward-facing step, whose edges allow for the separation of the flow and reattachment downstream of the recirculation regions. A point vortex has been added to the flows in order to constrain the separation points to be located at the edges, while the conformal mappings have been modified in order to smooth the sharp edges and to let the separation points free to oscillate around the points of maximum curvature. Unsteadiness is imposed to the flow by perturbing the vortex location, either by displacing the vortex from the equilibrium, or by imposing a random perturbation with zero mean to the vortex in equilibrium. The trajectories of passive scalars continuously released upwind of the separation point and trapped by the recirculating bubble are numerically integrated, and concentration time series are calculated at fixed locations downwind of the reattachment points. This model proves to be capable of reproducing the trapping and intermittent release of scalars, in agreement with the simulation of the flow passed a snow cornice performed by a discrete multi-vortex model, as well as with direct numerical simulations of the flow passed a backward-facing step. The results of simulation indicate that for flows undergoing separation and reattachment the unsteadiness of the recirculating bubble is the main mechanism responsible for the intense large-scale concentration fluctuations downstream.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.628-631
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• 2016

본 연구에서는 플라잉디스크의 윗면 곡률과 끝단두께에 따른 공력특성의 변화 및 유동 흐름을 EDISON_CFD를 통해 해석하고자 한다. 플라잉디스크는 받음각이 증가할수록 윗면 표면에서는 박리 거품이 발생하게 되고 아랫면에서 윗면으로 올라 갈려는 유동의 흐름이 발생하게 되어 뒷전과 후류에서 거대한 박리 거품이 발생하게 되어 공력특성 및 유동흐름에 큰 변화를 주게 된다. 총 5가지의 형상에 대해서 받음각을 $0^{\circ}{\sim}25^{\circ}$까지 마하수 0.0588, 해석모델은 KFLOW에서 k-w SST를 레이놀즈수 $3.78{\times}10^5$을 조건으로 각 형상의 공력특성과 유동의 흐름의 비교를 분석하였다. 그 결과 윗면의 곡률이 증가 할수록 앞전박리가 활발해지고, 끝단두께가 두꺼워 질수록 뒷전박리가 활발해진다. 이로 인해 곡률은 완만할수록 두께는 얇을수록 양력계수와 실속각을 증가 시킬 수 있다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.518-522
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• 2016

항공기 운항 중 사고가 가장 많이 발생하는 순간이 이착륙 순간이다. 사고의 원인은 실속(Stall)으로 인한 조종성 상실, 버드 스트라이크 등의 이유들이 있다. 본 연구에서는 항공기 날개에 구멍을 내서 구조적인 변화를 통해 이 착륙 시에 가장 많이 적용되는 받음각인 $10^{\circ}$에서 흐름의 박리가 지연되고, 양항비가 상승되는 효과를 기대하고 $10^{\circ}$이외의 받음각에서 박리가 지연되는지 해석을 진행하였다. 본 연구에서의 최종적 목표는 곡선형태의 구조변화 형상과 이를 실제 항공기에 적용이 가능하도록 제작성과 경제성을 고려하여 단순화 하는 작업을 진행하고 곡선 형태와 같은 효과를 얻고자 해석을 진행하였다. 받음각 $10^{\circ}$에서 해석을 진행한 경우 모든 형상들이 흐름의 박리를 지연시키는 효과를 가져왔다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.20 no.6
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• pp.751-759
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• 2008

In this study, the effect of an unsteady flow field around a body of aerostatic/aerodynamic forces were investigated using rectangular cylinders (B/D = 2, 3, 4, 5). Proper orthogonal decomposition (POD) was introduced to the analysis of the fluctuating pressure field that was measured on the stationary/oscillatory B/D=4 rectangular cylinder, and the characteristics of the proper functions with flow patterns were identified. In addition, the physical decoupling and interactions in the different co-existing flow patterns were investigated through POD. The comparison with the identified proper function associated with a particular flow pattern revealed that the Karman vortex is almost not affected by the separation bubble, but that the Karman vortex considerably interferes in the development of the separation bubble around the trailing edge. It can be considered that the Karman vortex induces the increment of the curvature of the substantial separated flow.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.8
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• pp.665-676
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• 2018

Interrill erosion on a hillslope results from the combined action of the detachment of soil particles by raindrop impact and the sediment transport of surface runoff. This study newly defined the rainfall power which detaches soil particles and the sheet-flow power contributed to sediment transport in terms of energy expenditure rate of soil erosion and presented the effective power equation for interrill erosion by rainfall-induced sheet flow. The rainfall and sheet-flow power was evaluated by factors related with rainfall, slope, and runoff and coefficients of the power equation were analyzed based on references. Futhermore it was confirmed that the relative scales between the rainfall power and the sheet-flow power according to rainfall intensity reflect on the hydrological response and physical process of interrill erosion. From application of the field data for surface runoff and soil erosion it was verified that the rainfall and sheet-flow power is an appropriate equation to estimate a interrill erosion.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.420-427
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• 2011

In this study, numerical simulations of transonic aircraft configurations are performed with various turbulence models and the effect of turbulence models on flow separation are examined. A three-dimensional RANS code and three turbulence models are used for the study. The turbulence models incorporated to the code include Menter's ${\kappa}-{\omega}$ model, Coakley's $q-{\omega}$, and Huang and Coakley's ${\kappa}-{\omega}$, model. Using the code, numerical simulations of DLR-F6 configurations obtained from AIAA CFD Drag Prediction Workshop are conducted. Flow separations on the wing-body juncture and the wing lower surface near pylon are observed. and flow features of the regions are compared with experimental data and other numerical results.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.94-94
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• 2019

보의 주요한 기능은 수위 및 유량을 조절이며, 수심을 확보하거나 하상 경사를 조절하기 위하여 설치된다. 보의 설치는 평균 흐름뿐만 아니라 강한 난류 흐름을 생성한다. 보의 실용적인 측면에도 불구하고, 이러한 흐름의 교란은 보의 상류뿐만 아니라 하류에 하상 변화를 초래한다. 이는 종종 하천의 안정뿐만 아니라 보 자체의 안전에도 영향을 미친다. 보 하류의 국부 세굴은 보를 지나는 3차원 흐름 특성을 가지는 복잡한 조직구조에서 기인한다. 특히, 이러한 흐름은 보에서 발생하는 큰 박리 흐름과 이어서 나타나는 재순환 영역 및 강한 하강류로 특징지을 수 있다. 보 하류 흐름에 관한 많은 실험 및 수치모의 연구가 수행되어왔다. 그러나 실험은 보 또는 하상과 같은 벽 경계면과 수면 근처의 세밀한 흐름 특성을 파악하기 어렵다. 또한, 기존의 RANS (Reynolds averaged navier-stokes) 모형은 조직구조와 같은 3차원 흐름 특성을 파악하기에 적합하지 않다. 본 연구에서는 큰 와 수치모의 (large eddy simulation)을 이용하여 세굴공이 발달한 경우와 그렇지 않은 경우의 보 하류의 흐름 특성을 분석하였다. 보에 의해 발생한 재순환 흐름은 세굴공이 발달하면서 그 영역이 확장되며, 재순환 흐름의 하강류의 세기는 약해지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 세굴공이 발달하면서 최대 세굴심의 위치는 재순환 흐름의 하단 끝 부분과 일치하는 것으로 나타났다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.31 no.8
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• pp.99-106
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• 2003

Geometrical design variables are numerically investigated to improve aerodynamic performance of the supersonic impulse turbine of a turbopump in a liquid rocket engine. Aerodynamic redesign was performed for maximization of the blade power. Four design variables considered are blade angle, blade thickness and radii of upper and lower arc blade with appropriate constraints. A fast Navier-Stokes solver was developed and Chien's k-$\varepsilon$ turbulence modelling was used for turbulence closure. In initial shape, a flow separation was found in the middle of blade chord. However, it disappeared in final shape via its geometrical design variable change. About 3.2 percent of blade power was increased from this research.