• Journal of computational fluids engineering
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• v.16 no.2
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• pp.49-55
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• 2011

Turbulent flows with wavy wall are simulated using Residual-based Variational Multiscale Method (RB-VMS) which is proposed by Bazilves et al(2007) as new Large Eddy Simulation methodology. Incompressible Navier-Stokes equations are integrated using Isogeometric analysis which adopt the basis function as NURBS. The Reynolds number is 6760 based on the bulk velocity and averaged channel height. And the amplitude (${\alpha}/{\lambda}$) of wavy wall is 0.05. The computational domain is $2{\lambda}{\times}1.05{\lambda}{\times}{\lambda}$ in the streamwise, wall normal and spanwise direction. Mean quantities and turbulent statistics near wavy wall are compared with DNS results of Cherukat et al.(1998). The predicted results show good agreement with reference data.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.25 no.1
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• pp.131-138
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• 2001

In this paper, an experimental investigation of characteristics of developing turbulent steady flows in a square-sectional $180^{\circ}$curved duct is presented. The experimental study using air in a square-sectional $180^{\circ}$ curved duct carryed out to measure axials direction velocity and wall shear stress distrbutions by using Laser Dopper Velocimeter(LDV) system with data acquistion and processing the system of FIND6260 softwere at 7 sections from the inlet($\phi=0^{\circ}$) to the outlet($\phi=180^{\circ}$) in $301^{\circ}$ intervals of a curved duct.

• Journal of KSNVE
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• v.11 no.2
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• pp.226-233
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• 2001

It is essential to analyze structural vibrations due to turbulent wall pressure fluctuations over a body surface which moves through a fluid, because the vibrations can be a severe source of noise affecting to passengers in airplanes and SONAR performance. Generally, this kind of problems have been solved for very simplified models, e.g. plates, which can be applied to the wavenumber domain analysis. In this paper, a finite element modeling of the walt pressure fluctuations is investigated, which can be applied to those over arbitrary smooth surfaces. It is found that the modeled wall pressure fluctuation at nodes becomes uncorrelated at higher frequencies and at lower flow speeds, and the response is over-estimated due to the aliased power. Then the frequency range available for uncorrelated loading model and two power correction schemes are presented.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2002.08a
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• pp.779-782
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• 2002

We examine the problem in which porous/viscoelastic compliant thin plates are subject to pressure fluctuations under transitional or turbulent boundary layer. Measurements are presented of the frequency spectra of the near-field pressure and radiated sound by compliant surface. A porous plate consisting of 5mm thick, open-cell foam with fabric covering and a viscoelastic painted plate of 1mm thick over an acoustic board of 4m thick were placed over a rigid surface in an anechoic wind tunnel. Streamwise velocity and wall pressure measurements were shown to highly attenuate the convective wall pressure energy when the convective wavenumber ($k_{ch}$) was 3.0 or more. The sound source localization on the compliant walls is applied to the measurement of radiated sound by using an acoustic mirror system.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2000.06a
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• pp.817-824
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• 2000

It is essential to analyze structural vibrations due to turbulent wall pressure fluctuations over a body surface which moves through a fluid, because the vibrations can be a severe source of noise affecting to passengers in airplanes and SONAR performance. Generally, this kind of problems have been solved for very simplified models, e.g. plates, which can be applied to the wavenumber domain analysis. In this paper, a finite element modeling of the wall pressure fluctuations over arbitrary smooth surfaces is investigated. It is found that the modeled wall pressure fluctuation at nodes becomes uncorrelated at higher frequencies and at lower flow speeds, and the response is over-estimated due to the aliased power. Finally, the frequency range available for uncorrelated loading model and two power correction schemes are presented.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.9 no.4
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• pp.403-413
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• 1985

Hot-wire measurements of second and third-order mean products of velocity fluctuations have been made in the separated, reattached, and redeveloping boundary layer behind a vertical fence. Mean velocity, wall static pressure distributions have also been measured in the whole flow field. Upstream of the reattachment point, the separated shear layer developes as a free mixing layer, but the gradient of the maximum slope thickness, turbulent intensities and the Reynolds shear stress are higher than that of the mixing layer due to initial streamline curvature and the effects of highly turbulent recirculating flow region. In the reattachment region, Reynolds shear stress and triple products near the surface is far more rapid than the decrease of the shear stress; that is the presence of the solid wall has a marked effect on the apparent gradient diffusivity of intensity or shear stress and throws doubts upon the usefulness of the simple gradient diffusivity model in this region.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2012.05a
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• pp.274-277
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• 2012

Large eddy simulation is applied to the turbulent flow and heat transfer in straight cooling passages with varying aspect ratio. The turbulent statistics of the flow and thermal quantities are calculated and the characteristics of Nusselt number are investigated. To scrutinize near-wall streamwise vortices, a conditional sampling technique is adopted. Clockwise and counter-clockwise rotating streamwise vortices are sampled and the probability density function of the vortex circulation Reynolds number and wall Nusselt number are calculated.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.05a
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• Journal of Power System Engineering
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• v.1 no.1
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• pp.61-69
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• 1997

본 연구는 동심환형관에서 거칠기가 없이 매끈한 경우, 내측벽에 만, 외측벽에 만, 그리고 양측 모두에 거칠기가 있는 4경우에 대해 직경비가 0.26, 0.39, 그리고 0.56일 때 벽면에 설치된 거칠기 위치들이 난류유동장에 미치는 효과를 실험적으로 조사하고자 한다. 최대속도와 전단응력이 0인 지점들, 시간평균속도의 구배들, 그리고 와확산계수들을 X형 열선풍속계와 이중 피토튜브를 사용하여 측정하였다. 본 연구를 통하여 동심환형관에 설치된 거칠기들이 난류유동에 미치는 효과에 대한 정량적자료를 제시할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1986.11a
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• pp.52-55
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• 1986

최근 난류상태에서 운전되는 베어링의 사용이 많아짐에 따라, 윤활문제에서도 난류영역에 관한 연구의 필요성을 느끼게 되었다. 베어링내의 흐름이 난류상태가 되면 마찰손실의 증가등 증류상태에 비해 여러가지의 윤활특성이 달라지는데, 특히 마찰열에 의한 윤활제의 온도증가는 베어링성능변화에 크나큰 영향을 줄 것으로 예측된다. 일반적으로 유막내에서의 온도변화가 그다지 없는 경우는 재래의 등점도이론으로 어느정도 성능예측이 가능하나, 온도변화가 지배적인 경우에는 점도변화를 고려한 THD해석이 성능예측에 보다 유용하다고 알려져 있으며 이에대한 많은 연구가 수행되고 있다. 이들 해석은 실제 온도상승이 가장 큰 벽면에 인접한 영역에 대해서 불완전하며, 편심율이 큰 경우에서와 같이 축 방향의 유동이 크거나, 역류가 발생하는 경우에는 적응이 곤란하다. 본 연구에서는 이런 점을 개선하기 위해 $\kappa-\varepsilon$모델을 이용한 저어널베어링에서의 3차원 THD해석을 행하였다.