• Journal of Energy Engineering
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• v.4 no.1
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• pp.126-139
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• 1995

저속의 압축성 유동장에서의 원형 실린더 주위의 유동 및 열전달특성을 해석하였다. 비압축성 유동장에서의 실린더 주위의 유동 및 열전달현상에 대하여는 실험과 수치해석을 포함한 광범위한 연구가 진행되어 왔으며 매우 잘 알려져 있다. 실린더 벽면과 주위 유동장의 온도차가 큰 경우, 밀도의 변화가 커지므로 유동장은 압축성 유체가 되나 지배 방정식의 복잡함과 적절한 수치해석 방법의 부족으로 실린더 주위의 유동장을 압축성유체로 해석한 경우는 매우 드물다. 현재 압축성유동 해석에 널리 사용되는 time marching algorithm은 저속의 유동장 해석시 지배방정식에 나타나는 eigenvalue들의 괴리에 의하여 수렴속도가 현저히 떨어지게 된다. 본 연구에서는 이와 같은 난점을 극복할 수 있는 time-derivative preconditioning 방법을 사용하여 온도차가 큰 유동장에서의 강제 및 혼합대류에 대한 계산을 수행하였고 이들의 열전달특성을 비교하였다. 강제대류의 경우 실린더 벽면 온도의 증가에 따른 밀도 감소의 영향은 유동장의 Re수를 감소시켜 확산의 영향을 증가시키면서, 혼합대류의 경우 부력의 영향은 가열되는 유동장의 범위와 재순환 영역을 강제대류에 비해 현저히 감소시킨다.

• Journal of the KSME
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• v.29 no.4
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• pp.376-384
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• 1989

압축성 유동은 유동의 속도(Mach 수)에 따라, 아음속에서 초음속으로 바뀜에 따라 지배 방정 식의 형태가 바뀜은 물론이고 천음속에서는 아음속과 초음속이 공존하므로 지배방정식 자체도 두 가지 형태가 공존하는 어려움이 앞선다. 또한 압축성 유동장에서는 비압축성 유동장에서는 없는 충격파를 전후하여 유동변수들의 큰 불연속이 존재하게 되고, 이러한 불연속선을 유한한 크기의 계산격차를 사용하여 정확하게 해석한다는 것이 그렇게 쉬운 일이 아니다. 또한 저속의 비압 축성 유동에 비하여 일반적으로 보다 많은 독립변수들을 동시에 다루어야 하므로 대형컴 퓨터 용량과 빠른 계산속도를 요구하게 되며 국내에서는 2∼3년 전까지만 하더라도 실질적인 연구가 매우 어려운 실정이었다. 따라서 본 글에서는 최근 들어 대학실험실에 고성능 퍼스널 컴퓨터의 도입과 더불어 활발하게 진행되고 있는 압축성 유동의 수치해석 연구에 대하여 그 동 안의 국내연구 결과들을 모아 분류, 정리해 보고 앞으로의 연구에 대하여 간단히 언급해 보고자 한다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.31 no.4
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• pp.1-7
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• 2003

습공기에 포함된 수증기가 상(Phase)변화를 일으킬 때 잠열이 발생하고 이 잠열은 익형 주위의 압축성 유동 상태량들을 변화시키므로, 이러한 열 증가가 유동에 끼치는 영향에 대하여 수치해석을 통하여 연구 수행하였다. 수치해석은 Rusak 과 Lee [1]가 최근에 연구 수행한 미교란 방법(small-disturbance approach)에 근거하여 이루어졌다. 고전적 핵 생성 모델과 작은 물방울 성장(droplet growth)모델을 이용한 이 방법에서는 비평형 균질 응축과정에서 일어나는 열 방출을 묘사한다. 응축에 의한 열전달, 압축성 유동의 운동에너지, 그리고 유동의 열적 상태량들 사이에서 일어나는 비선형 상호영향을 조사하고, 또한 주어진 문제를 지배가호 있는 상사 파라미터들을 제시하였다. 계산 결과들은 Euler 방정식을 사용하여 얻은 선행 수치계산들과 비교하여 잘 일치됨을 보였다. 상사법칙은 유동 동역학과 응축 상태량들이 상당히 비슷하게 거동하는 다양한 유동 형태들을 제안한다. 압축성 습공기 유동은 유체기계에 사용되는 익형들의 공력 성능을 증가시키는데 응용될 수 있다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.2 no.2
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• pp.30-37
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• 1998

This paper investigates the linear stability of wakes with special emphasis on the effect of chemical reaction. Velocity and density profiles for laminar flows are obtained from analytic profiles as well as from simulation. Wakes have two generalized inflection points and two unstable modes-sinuous and varicose modes. For analytical laminar profiles, sinuous modes are more unstable than varicose modes irrespective of density variation, which shows wakes will be destabilized by sinuous modes. Large velocity difference and density difference lead to more unstable wakes due to large momentum difference. For simulated laminar profiles, chemical reaction with stoichiometric chemistry increases temperature and stabilizes the flow due to increase in compressible reacting wades, flow becomes stable as velocity increases due to viscous dissipation.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.10a
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• pp.34-34
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• 1999

일반적으로 배관계를 통하는 유체 유량을 조절하거나 감압하는 목적으로 각종 밸브가 널리 이용되고 있다. 이러한 밸브는 작동 유체의 종류나 밸브형상에 따라 여러 가지로 분류할 수 있으나, 밸브가 유동에 미치는 저항특성, 밸브에서 발생하는 유동관련 소음진동, 기밀도, 내구 및 보수성 등을 고려하여 적절한 밸브를 선정하게 된다. 종래 버터플라이 밸브는 주로 비압축성 유체유동을 조절하기 위하여 사용되어 왔으나, 최근 다양한 방면에서 압축성 유동을 제어하기 위하여 그 활용이 증대되고 있다. 이것은 버터플라이 밸브의 형상이 매우 단순하여 밸브가 유동에 미치는 저항이 작으며, 제작 및 설치가 용이하기 때문이다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.10a
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• pp.38-38
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• 1998

원기둥을 지나는 초음속 유동장은 재순환, 재접합, 유동 박리, 팽창파동이 발생하는 복잡한 유동장이며, 비행체의 성능개선을 위해서 이해되어야 한다. 난류 에너지를 지배하는 방정식에는 압축성 유동장의 경우 압력 팽창항, 팽창 소산항, Favre 속도에 의한 영향 등의 수정항이 첨가되어야 한다는 연구 결과가 나오고 있다 본 연구에서는 밀도변화에 따른 영향이 적은 것으로 알려진 k-$\omega$ 보형에 압축성에 대한 수정항을 첨가하여 유동장을 모사하여 비교하였다. 수정항의 첨가로 인하여 나온 결과를 얻을 것으로 예측되었으나 k-$\omega$ 모형에 수정을 가한 경우 수정하지 않을 경우에 비해 좋지 않은 예측을 하는 결과가 나왔다. 이는 압축성 난류 유동을 위한 수정항의 사용이 기지부 근처의 유동을 모사하기에는 부적합함을 보이며, 압축성 난류 유동에 대해서 보다 근본적인 이해가 필요함을 보여주고 있다

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.49 no.6
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• pp.449-456
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• 2021

In this paper, we present a strategy to extend solution capability of an existing low Mach number preconditioned compressible solver to incompressible flows with a little modification. To this end, the energy equation that is of the same form of the total energy equation of compressible flows is used. The energy equation is obtained by a linear combination of the thermal energy equation, the continuity equation and the mechanical energy equation. Subsequently, a modified artificial compressibility method in conjunction with a time marching technique is applied to these incompressible governing equations for steady flow solutions. It is found that the Roe average of the common governing equations is equally valid for both the compressible and incompressible flow conditions. The extension of an existing compressible solver to incompressible flows does not affect the original compressible flow analysis. Validity for incompressible flow analysis of the extended solver is examined for various inviscid, laminar and turbulent flows.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.1 no.1
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• pp.55-63
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• 1997

The empirical factor and reaction force based on published data were involved to investigate compressible flows through sudden enlargement and sudden contraction passages. Analytical solutions of engineering interest were obtained from one-dimensional steady compressible gas dynamic equations. The effects of com- pressibility, cross-sectional area ratio, and inlet Mach number on the air flows were discussed with regards to the total pressure loss and flow choking. The present results provide available information necessary to design the compressible pipe flow systems.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.1 no.1
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• pp.35-46
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• 1996

원심형 임펠러 내부 유로등 큰 곡률을 수반하는 터보기계 요소의 유동해석을 위한 계산코드를 개발하였다. 이 코드에서는 곡선좌표계에 유도된 3차원 비압축성 Navier-Stokes의 운동 방정식을 SMAC 음해법으로 푼다. 이 코드를 이용하여 유로의 단면이 정사각형이고 90도로 굽은 덕트내부의 층류 입구유동을 해석하고, 굽은 관 특유의 유동현상을 수치모사하였다 또한 곡관부 입구에서 충분히 발달한 유동, 또는 발달중인 유동이 유입될 경우에 이것이 곡관부 내부의 유동에 미치는 영향을 상·하류의 계산영역이 서로 다를 몇몇 유동장에 대하여 조사하고, 본 계산에서 얻어진 결과와 실형결과와의 비교로 본 3차원 유동해석 코드의 유효성을 검토 하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.36 no.10
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• pp.939-946
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• 2008

Euler codes or Navier-Stokes codes for compressible flows suffer severe degradation in convergence as Mach number approaches zero. The convergence problem arose from the wide disparity in characteristic speeds can be solved using preconditioning methods without large modifications. In this paper, a preconditioned RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes) solver is developed for analysis of low Mach number flows. In order to validate the method, computational examples are chosen and the results are compared with the experimental data and the existing computed results showing a good accuracy and convergence characteristics for steady inviscid, laminar and turbulent flows at low Mach number.