• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2267-2275
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• 2013

기존의 천수흐름 해석 상용모형에서는 내부 경계조건을 단순히 완전활동조건으로 가정하여 유체의 흐름을 해석함으로써 구조물 주위에서의 유속, 와도, 수위, 전단력의 분포, 항력 및 양력의 시간에 따른 변화 등을 올바르게 해석하지 못하였다. 본 연구에서는 구조물 주위에서의 흐름특성을 정확하게 예측할 수 있는 유한요소모형을 개발하고, 구조물에서의 경계조건을 활동길이를 이용한 부분활동조건으로 묘사하여 내부경계조건에 따른 원형 실린더 후면에서의 층류 흐름특성을 분석하였다. 종횡방향 유속 및 와도의 시간에 따른 변화, 후류길이, 활동길이에 따른 와류열의 변화와 질량보존율을 비교한 결과 완전활동조건을 부여한 경우에는 와류열이 전혀 형성되지 않고 완전한 층류흐름이 발생하였다. 부분활동조건을 입력한 경우 실린더 표면에서의 유속분포가 변화되어 전단력의 크기와 와도의 발생에 영향을 미치므로 무활조건을 부여한 경우에 비해 와류열의 발생 주기가 짧아졌다. 최대 질량보존 오차는 무활조건을 적용한 경우 0.73%로 나타났으며, 무활조건에 비해 부분활동조건을 부여한 경우의 오차율이 최대 0.21% 감소하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권8호
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• pp.2637-2649
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• 1996

Flow characteristics and aerodynamic forces acting on an elliptic cylinder placed in a plane boundary layer were investigated experimentally. Four cylinder models with axis ratio(major axis to minor axis, AR=A/B) of 1, 2, 3, and 4 having the same equivalent diameter were used in this experiment. The Reynolds number based on the equivalent diameter $D_e$(=20mm) was 13,000. In the case of circular cylinder, regular vortex shedding occurs for the cylinder gaps larger than G/B=0.3 and is not almost related to the boundary layer thickness. But, for the elliptic cylinders, the vortex shedding frequency is increased with increasing the gap ratio (G/B) and the axis ratio (AR) of elliptic cylinders. The maximum drag coefficient acting on a circular cylinder is mainly affected by the boundary layer thickness. But, the elliptic cylinders(AR$\geq$2), except for the smaller gap G/B<0.2, show a nearly constant drag coefficient which is much smaller than that of a circular cylinder. The base pressure on the flat plate decreases with increasing the axis ratio(AR) of the elliptic cylinder. In the case of a circular cylinder, the base pressure has the minimum value at the gap ratio G/B=0.4, but it occurs at G/D=2 for elliptic cylinders. The mean velocity of the cylinder wake is quickly recovered at a small cylinder height ratio(H/$\delta$), but the turbulent intensity is rapidly recovered at a large cylinder height ratio(H/$\delta$). The effective wake region in the plane boundary layer is shrinkaged with increasing the axis ratio(AR) of elliptic cylinder. And the drag coefficient and streamwise turbulent intensity of the elliptic cylinder with AR=4 are less than half of those for the circular cylinder(AR=1).

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.247-252
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• 2001

The flow around free end of a finite circular cylinder(FC) embedded in an atmospheric boundary layer has been investigated experimentally. The experiments were carried out in a closed-return type subsonic wind tunnel with varying aspect ratio of the finite cylinder mounted vertically on a flat plate. The wake structures behind a 2-D cylinder and a finite cylinder located in a uniform flow were also measured for comparison. Reynolds number based on the cylinder diameter was about Re=20,000. A hot-wire anemometer was employed to measure the wake velocity and the mean pressure distributions on the cylinder surface were also measured. The flow past the FC free end shows a complicated three-dimensional wake structure and flow phenomenon is quite different from that of 2-D cylinder. The three-dimensional flow structure was attributed to the downwashing counter rotating vortices separated from the FC free end. As the FC aspect ratio decreases, the vortex shedding frequency is decreased and the vortex formation length is increased compared to that of 2-D cylinder. Due to the descending counter-rotating twin-vortex, in the region near the FC free end, regular vortex shedding from the cylinder is suppressed and the vortex formation region is hardly established. In the wake center region, the mean velocity for the FC located in atmospheric boundary layer has large velocity deficit, compared to that of uniform flow.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권9호
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• pp.780-789
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• 2007

Lock-on phenomenon in the wake of a circular cylinder is investigated at the Reynolds number of 360 using direct numerical simulation (DNS). To induce lock-on, a streamwise velocity perturbation with a frequency of twice the natural shedding frequency is superimposed on the free stream velocity. The Reynolds stress distributions are investigated to analyze the streamwise force balance acting on the recirculation region and the results are compared with the previous experimental result. When the lock-on occurs, the pressure force on the recirculation region is shown to increase mainly due to the reversal of the Reynolds shear stress distribution, which is consistent with our previous results using PIV measurement. It is also shown that, with the lock-on, the strength of the primary vortices increases whereas that of the secondary vortices decreases significantly. Further, under the lock-on condition the wavelength of the secondary vortices increases by as much as 2.5 times.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.467-470
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• 2002

The offects of a small control rod (d=3mm) located near a main circular cylinder on the drag reduction and wake structure modification were investigated. The location of the small control rod mounted on a rod-like spring is self-adjusting according to the wake structure far optimal control of the flow around the main cylinder. The experiments were carried out at the Reynolds numbers based on the cylinder diameter (D=50mm) in the range $Re_{D}=1{\times}10^4{\~}6{\times}10^4$. Mean velocity and turbulent statistics were measured with varying the angle along the cylinder circumference ${\Theta}=15^{\circ},\;30^{\circ},\;45^{\circ}$ and the distance between the main and control rods L =0.7, 1. Compared with the bare cylinder, the main circular cylinder with the fixed and self-adjusting rods reduced drag coefficient by $10{\%}$ at the angle of ${\Theta}=45^{\circ}$. For the main cylinder with self-adjusting rot as the Reynolds numbers increase, the streamwise mean velocity is increased, however, the turbulence intensity is decreased. In addition, the control rods tested in this study are effective at higher Reynolds number than at lower Reynolds number.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권10호
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• pp.1355-1364
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• 2001

Characteristics of secondary vortices is topologically investigated in the near-wake region of a circular cylinder, where the Taylor's hypothesis does nut hold. The three-dimensional flow fields in the wake-transition regime were measured by a time-resolved PIV for various planes of view. The convection velocities of the Karman and secondary vortices are evaluated from the trajectory of the vortex center. Then, saddle points are determined by applying the critical point theory. It is shown that the inclination angle of the secondary vortices agrees well with the previous experimental data. The flow fields in a moving frame of reference have several critical points and the mushroom-like structure appears in the streamline patterns of the secondary vortices. Since the distributions of fluctuating Reynolds stresses defined by triple decomposition are closely related with the existence of secondary vortices, the physical meaning of them is explained in conjunction with the vortex center and saddle point trajectories.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2444-2447
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• 2008

A new 3D-PTV algorithm (a Volume PTV) based upon a hybrid fitness function has been constructed. A coherency fitness function is introduced using the information of space and time to sort out the correct particle pairs between the two camera images. The measurement system consists of two-high-definition-cameras($1k{\times}1k$), a Nd-Yag laser and a host computer. The developed algorithm has been employed to investigate the flow features of the cylinder wake. The Reynolds numbers with the cylinder diameter (d=10mm) are 360, 720, 900 and 1260. Two-dimensional displacements of the particles of each camera's image and neighbouring constraints were introduced to reduce the calculation loads. More than 10,000 instantaneous 3D vectors have been obtained by the constructed algorithm. The constructed algorithm could recover more than $80{\sim}90%$ of the particle numbers in the image.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.152.2-152.2
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• 2012

우주발사체 발사를 위해서는 발사대시스템 개발이 필수적이다. 발사대시스템은 기계설비와 추진제공급설비, 관제설비로 구성되며, 그 중 기계설비는 발사지지대(Launch Pad), 이렉터(Erector), 트랜스포터이렉터(Transport-Erector), 케이블마스트(Cable-mast), 자동체결장치(Auto-coupling Device) 총 다섯 부분으로 나눌 수 있다. 발사지지대는 발사 전까지 발사체를 지지하는 구조물로 발사체의 안전을 보장하고 공급배관 및 통신라인의 경로를 제공한다. 이렉터는 발사준비과정에서 수평으로 이송된 발사체를 2개의 대형 유압실린더를 사용하여 기립시키는 장비로 발사 취소 시 발사체를 수평으로 전환한다. 트랜스포터이렉터는 조립공간에서 조립을 마치고 최종점검이 완료된 발사체를 전용차량을 이용하여 발사대로 이동하고 발사체를 안전하게 잡아준다. 자동체결장치는 지상으로부터 발사체로 연결되는 추진제, 압축가스 등의 연결배관을 자동으로 연결/분리하는 장치이다. 케이블마스트는 우주발사체 상단부의 UCU-E(Umbilical Connectors Unit-Electrical)를 통해서 전기, 고압가스, 고온공기 등을 공급하기 위한 통로로 발사 전까지 발사체시스템과 지상장비와의 통신수단이다. 또한 발사체로 연결되는 라인들을 발사 시에 나오는 후류에 의한 충격으로부터 보호하고, UCU-E가 기계적으로 분리되도록 구성되어 있다. 본 논문은 기존에 적용된 케이블마스트에 대한 구성, 기능 및 운용절차에 관한 것으로, 현재 진행 중인 한국형발사체 개발을 위한 기초 자료조사로 활용하고자 한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권4호
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• pp.419-428
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• 2020

본 논문에서는 건물, 교량 및 해양구조물에 많이 적용되는 기본적인 형상인 벽면에 부착되어 있는 사각실린더 주변의 유동에 대해, 3개의 난류모델(v²-f 모델, k-ω 모델, k-ε 모델)을 적용하여 URANS 수치해석을 각각 수행하고, 그 결과를 비교하였다. 이 유동은 물체의 모서리에서 발생하는 칼만 와(karman vortex) 때문에 본질적으로 강한 비정상성을 가지고 있으며, 물체의 후류 영역에서도 매우 복잡한 유동구조를 가지고 있다고 알려져 있다. 3개의 난류모델이 적용된 수치해석으로부터 예측되는 평균 유동장과 지배적인 유동의 주파수를 Wang et al.(2004; 2006)의 실험결과와 비교하였다. 비교 결과, v²-f 모델이 적용된 URANS 결과가 실험결과와 가장 유사한 결과를 보여주었고, k-ω 모델도 우수한 결과를 보인 반면, k-ε 모델은 본 대상 유동에 적용하기에 부족함을 확인하였다. 따라서 강한 박리가 존재하는 유동의 해석 시에는 v²-f 모델은 좋은 선택이다. 그리고 유동의 박리 제어를 위한 연구에 활용될 것으로 기대된다.

• 한국수산과학회지
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• 제33권6호
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• pp.514-519
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• 2000

우리형 그물에 작용하는 유수저항을 그 도면으로부터 정확하게 계산하기 위하여 그물실을 원형 실린더로 단순화하여 실린더를 통과한 흐름의 속도 감소에 대한 수치 해석 결과와 상자 구조의 모형 우리 그물에 대한 수리 모형실험을 행하여 저항계수 및 그물감을 통과기 전과 후의 속도 감소비에 대한 관계를 검토하였으며, 속도 감소비를 고려하여 흐름에 의한 그물의 변형 유무에 따른 모형 우리 그물에 작용하는 유수저항을 측정하였다. 실험에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 그물감을 통과하기 전의 유속 U와 통과한 후의 유속 u의 비인 속도 감소비와 그물감의 $S_n/S$ 값과의 관계는 다음과 같이 나타났다. 나일론 랏쉘 그물감의 경우: $$\frac{u}{U}=1-1.54(\frac{S_n}{S})^(1.47)$$ 나일론 막매듭 그물감의 경우: $$\frac{u}{U}=1-0.97(\frac{S_n}{S})^(1.24)$$ 2. 변형을 고려하지 않는 그물의 경우는 후류의 영향을 고려하여 각각의 그물감에 작용하는 유수저항을 독립적으로 계산하고 그들을 합산하여 전체 저항으로 채택해도 된다는 것을 확인하였다. 3. 흐름에 의한 변형이 있는 그물의 경우는 유수저항 R이 유속 U의 제곱에 비례하지 않고 $R={\kappa}U^(1.76{\~}1.83)$으로 나타났다. 4. 유속이 1 m/s인 때의 A, B 및 C 그물의 유수저항은 그들에 생긴 변형으로 인해 변형이 없는 경우의 저항에 비해 각각 $63{\%}, 71.2{\%}$ 및 $73.2{\%}$로 나타났다.