• 해양환경안전학회지
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• 제15권3호
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• pp.251-256
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• 2009

이 연구에서는 전 유동장의 순간속도를 계측 할 수 있는 PIV계측기법을 슬라이딩 밸브의 폐쇄 직후에 적용하고 짧은 시간에 발생하는 디스크 주위의 비정상 속도를 계측하여 유동특성을 실험적으로 고찰하였다. 순간유동장을 분석한 결과를 기존의 압력변동을 측정한 연구 결과에 비교 검토한 결과 슬라이드 밸브 급폐쇄에 따른 속도변동이 크게 나타나는 시간구간은 0.1초 이내이고 주기는 0.12초로 추정되었다. 또한 원관 내부의 디스크 주위유동은 상부부터 폐쇄되면서 유로가 좁아져 순간적으로 빠르게 하류로 진행하였으며 폐쇄직후에 역류하는 속도의 크기는 4/120초까지 감소하다가 다시 증가하는 경향을 보였다. 그리고 완전 폐쇄 후 상류 측으로 역류하는 흐름의 영향으로 y/D=0.2 하부 영역에 역류하는 속도성분이 나타났으며, y/D=0.7, x/D=-0.3의 근방에서 0.2D 크기의 회전와류가 관찰되었다.

• 동력기계공학회지
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• 제13권5호
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• pp.11-17
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• 2009

A numerical study of unsteady mixed convection in a cavity with high viscous fluid is presented. Finite volume method was employed for the discretization and PISO algorithm was used for calculating pressure term. The parameters governing the problem are the Rayleigh number ($10^3\;{\leq}\;Ra\;{\leq}\;10^5$), the Reynolds number (0 < Re $\leq$ 1), and the aspect ratio (0.5 $\leq$ AR $\leq$ 2). The fluid used is silicon oil, a high prandtl number fluid, Pr = 909.1. The results show velocity vectors and temperature distributions. It is found that the periodic flows in a cavity are observed at very low Reynolds numbers, and the period of periodic flow decreases with increasing Reynolds and Rayleigh numbers, and increases with increasing aspect ratio. Also, the Reynolds number range of periodic flow increases with increasing Rayleigh numbers and aspect ratio.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권1호
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• pp.118-122
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• 2016

Froude(Fr) 수의 상사성을 통해 문풀의 크기와 유동 속도를 결정할 경우 축척비에 따라 문풀 내부 유동에 대한 Reynolds(Re) 수가 크게 달라진다. 즉 같은 Fr 수를 갖는다 할지라도 축척비에 따라 문풀 내부 유동 특성이 달라질 수 있음을 의미한다. 본 연구에서는 같은 Fr 수로 상사되었을 때 축척비가 문풀 내부 유동 특성에 미치는 영향을 분석하기 위해 2차원 수치 해석을 수행하였다. 문풀의 크기가 작을 때 문풀에 작용하는 힘은 매우 주기적인 특성을 보이는 반면 문풀의 크기가 커질수록 주기가 일정하지 않은 교란 특성을 보이기 때문에 과도 응답과 통계적 정상 상태의 응답을 구분하기 어려워진다. 주파수 특성에 있어서도 축척비의 제곱근에 반비례하여 나타나는 주파수 특성($f_{0.5}{\approx}{\sqrt{2}}f_1{\approx}2f_{2.0}$)은 Fr 수의 상사성에 따른 유동 특성으로 볼 수 있으나, 문풀의 크기가 클 때 매우 낮은 주파수($f_{2.0}=0.07$)로 문풀 내부에서 매우 강한 와가 발생하는데 이는 축척비에 따른 영향이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권9호
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• pp.34-40
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• 2005

본 연구에서는 비정상 유동해석을 위한 CFD 코드의 개발을 위해 대각화 ADI 기법을 적용한 정상 해석기법과 내재적 이중시간 전진기법을 도입하였다. 정상상태 Navier-Stokes 방정식의 Jacobian 행렬은 비점성항에 대해서만 적용하였고 여기에 내재적 인공점성 연산자를 첨가하여 블록 5대각 행렬을 유도하였다. 시간단축을 위해 스칼라 5대각 행렬로 대체하였다. 가상시간에 대한 정상상태기법에 실시간에 대한 미분항이 포함된 새로운 잔류항을 정의하였다. 가상시간에 대해 수렴된 해로부터 실시간 해를 구하고 시간에 대해 적분을 수행하는 내재적 이중시간 전진기법을 이용한 비정상 Navier-Stokes 코드를 개발하였다. 이에 대한 검증으로 정지한 유체속에 진동하는 평판문제, 원기둥 후방의 주기적인 Karman 와류생성, 이중원호 익형주위의 충격파 진동문제등을 수치해석하여 이론치, 실험치, 타연구자의 계산결과와 비교, 분석하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제9권4호
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• pp.194-200
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• 1997

주기적으로 요동하는 외부유동에 의해 생성되는 캐버티 주위의 2차원 천수유동은 수치적으로 연구하였다. 실험결과와 비교하기 위해 T형의 용기모델을 수치적으로 계산하여 만들었다. 수치계산에서는 캐버티의 종횡비가 전체적인 유동패턴에 크게 영향을 끼치지 않고 종횡비 2에서는 캐버티의 깊은 부분에 정체된 유동형태가 생성되는 것을 제시한다. 높은 레이놀즈 수에서 유동을 가시화 시켰을 때 나다나지 않았던 많은 와류들이 유동장을 특성화 시키고 있다. 외부지역에서의 물질전달은 실험에서 나타난 입자궤적과 잘 일치한다. 캐버티의 외부지역에 위치한 두쌍의 와류가 규모가 큰 시계방향과 반시계방향의 순환유동을 발생시키는 원인이 되는 것이 증명된 셈이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권6호
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• pp.15-20
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• 2005

타원형 실린더 주위를 흐르는 비정상 점성 유동을 해석하기 위해서 SIMPLER 방법을 사용한 이차원 비압축성 나비어-스??스 유동 해석 프로그램을 개발하였다. 실린더 직경에 대한 두께의 비가 0.6, 0.8, 1.0, 1.2인 실린더 주위의 점성 흐름을 레이놀즈 수 200, 400, 1000인 조건에서 해석하였다. 본 논문은 실린더 두께와 레이놀즈 수가 실린더에 작용하는 양력 및 항력에 미치는 영향을 파악하는데 주 관심을 두었다. 개발된 해석 프로그램의 검증을 위해서 가용한 실험 자료와 수치 해석 자료가 개발된 해석 프로그램의 수치 결과와 비교되었으며, 잘 일치하는 경향을 보여주었다. 본 연구를 통해서 실린더 두께와 레이놀즈수가 항력과 양력의 진동 주기뿐만 아니라 크기나 진폭에 큰 영향을 미치게 됨을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권7호
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• pp.919-927
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• 1997

The main purpose of this study is to determine bifurcation as the primary instability of a glass melting furnace. Steady-state and unsteady characteristics of natural convection in the partially open cavity as appeared in a glass melting furnace is investigated by using numerical analysis. Three types of convection, such as steady laminar, unsteady periodic or unsteady quasi-periodic convection may occur according to the temperature difference between upper two isothermal surfaces along the depth of cavity in a glass melting furnace. In the temperature difference of 150-900 K between batch and free surface, the larger the temperature difference, the weaker the convection strength and unsteadiness. Since the glass viscosity is increasing exponentially in the lower temperature, the batch freezes the thermofluidic field especially below the surface of it. If the depth of cavity is 0.5 m, the bifurcation to time-dependent natural convection may occur in the range of 60-650 K. If that is 1.0 m, it may occur in the whole range of temperature difference.

• 에너지공학
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• 제24권3호
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• pp.109-114
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fU/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 기존의 연구들의 결과를 전산유체해석을 통해 검증하고 배열회수 보일러의 전열관군의 유동 유발 진동 특성에 적용하기 위한 기반을 마련하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 원관에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 원관에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존의 연구들과 비교를 통해 원관 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.211-216
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 단일 원관이나 전열관군의 원관들에서 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fD/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 배열회수 보일러에 사용하는 휜튜브 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 휜튜브 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 휜튜브 원관에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 휜튜브 원관에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존에 단순 원관에서 이루어졌던 연구들과 비교를 통해 휜튜브 원관 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제22권4호
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• pp.428-439
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• 1998

Fluid flow and heat transfer have been numerically investigated for an oscillating flow in a tube with a regenerator. The regenerator is placed between hot and cold spaces which are heated and cooled at uniform temperature. An oscillating flow is generated by the piston motion at both ends of a tube. The time dependent, two-dimensional Navier-Stokes equations and energy equation are solved by using the finite-volume and moving grid method. The regenerator is adopted as Brinkmann-Forchheimer extended Darcy model. Numerical results are obtained for the flow and temperature fields, and described the effects of the oscillating frequency and amplitude ratio by the piston motion as well as the aspect ratio. The numerical results obtained indicate that the heat transfer between the tube wall and oscillating flow is increased as the oscillating frequency, amplitude ratio and the aspect ratio are increased.