• 한국해양학회지:바다
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• 제3권2호
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• pp.53-58
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• 1998

거친 바닥을 포함하고 있는 laminar 에크만층 내 흐름의 방향변화를 파악하기 위하여 바닥경계조건을 Taylor 급수로 전개하여 에크만방정식의 해를 구하였다. 이때 거친 바닥의 거칠기 정도를 나타내는 변수 h/${\delta}_E$(h, 거칠기의 rms 높이; ${\delta}_E$, 에크만층 두께)의 크기를 변화시켜 거칠기에 의한 에크만층 내 흐름의 방향변화(에크만 veering)를 구하였다. 거칠기 증가시 에크만층 내 일정 수심에서 변회각의 크기가 증가할 뿐만 아니라 이에 따른 cross-isobar 수송량은 도리어 감소함으로써, 결과적으로 내부의 지형류 속도가 감소함을 보여주고 있다. 이러한 이론적 결과를 증명하기 위해 회전반 실험을 실시하였고 관측된 결과는 이론적인 것과 잘 일치하고 있다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.456-462
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• 2001

Comprehensive numerical computations are made of a homogenous spin-up in a cylindrical cavity with a time-dependent rotation rate. Numerical solutions are acquired to the governing axisymmetric cylindrical Navier-Stokes equation. A rotation rate formula is ${\Omega}_f={\Omega}_i+{\Delta}{\Omega}(1-{\exp}(-t/t_c))$. If $t_c$ is large, it implies that a rotation change rate is small. The Ekman number, E, is set to $10^{-4}$ and the aspect ratio, R/H, fixed to I. For a linear spin-up(${\epsilon}<<$), the major contributor to spin-up in the interior is not viscous-diffusion term but inviscid term, especially Coriolis term, though $t_c$ is very large. The viscous-diffusion term only works near sidewall. But for spin-up from rest, when $t_c$ is very large, viscous-diffusion term affects interior area as well as sidewall, initially. So azimuthal velocity of interior for large $t_c$ appears faster than that of interior for relatively small $t_c$. However, the viscous-diffusion term of interior decreases as time increases. Instead, inviscid term appears in the interior.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.487-490
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• 2008

A theoretical study is made of the flow in a confined cylindrical container with differential rotating top and bottom disks. Two kinds of theoretical solution for the azimuthal velocity were obtained: one is an exact solution of Bessel function type and the other is an approximate solution of exponential function type which comes from WKB approximation. Both theoretical solutions are shown to be self consistent with each other as well as a good agreement with previous studies. Moreover, in a range of relatively low Reynolds number, the obtained solution of Bessel function type shows better result than previous solutions.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제8권10호
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• pp.1322-1328
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• 2005

점성 유체를 담고 쳐는 실린더가 회전운동을 시작하면 회전 원판의 원심력과 에크만 펌핑 효과에 의해 실린더 외벽의 각운동량이 유체에 전달되는 과정에서 자오면상의 유동이 생기게 되고, 이 때 유체의 특성에 따라 유동장의 운동량 획득 특성이 다르게 나타나게 된다. 본 연구에서는 뉴턴 유체와 비-뉴턴 유체의 유동장 획득에 대한 정보를 가시화 영상에서 검출하고 이를 기반으로 유체의 특성을 분석하는 방법을 제안한다. 영상으로부터 운동량이 가장 크게 변화하는 전단면(shear front)의 위치를 알아내기 위해서, 유체의 운동량이 영상에서의 밝기정보로 나타나도록 실험환경을 구성한다. 입력 영상으로부터 유체의 운동량과 흐름을 가시화 할 수 있도록 가시화 매개 물질을 사용하여 영상을 획득하고, 영상에서 에크만 경계층의 전단면을 찾아내어 이동거리를 계산함으로써 유체의 특성을 분석하는 방안을 제시한다. 또한 유동장에 대해, LDV(Laser Doppler Velocimetry)로 측정한 값과 영상으로부터 얻은 값을 비교함으로써 제안된 방법에 대한 정확성을 검증하고, 검증된 데이터를 기반으로 비-뉴턴 유체와 뉴턴 유체에 대한 특성을 분석한다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제3권2호
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• pp.27-38
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• 1998

Rotating flow of a stratified fluid contained in a circular cylinder with unstable temperature gradient imposed on the side wall of it has been numerically studied. The temperatures at the endwall disks are constant. The top disk of the container is coider than that of the bottob disk, as much as the temperature difference n${\Delta}$T, (0${\leq}$n${\leq}$3). Flows in the vessel are driven by an impulsive rotation of the hot bottom disk with respect to the central axis of the cylinder. Flow details have been acquired. For this flow, the principal balance in the interior core is characterized by a relationship between the radial temperature gradient and the vertical shear in the azimuthal velocity. As the buoyancy effect becomes appreciable, larger portions of the meridional fluid transport are long-circuit from the bottom disk to the interior region via the side wall.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.628-633
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• 2003

An analysis on the steady-state has been made of flow of a compressible fluid rapidly-rotating in a pipe. The flow is induced by an small arbitrary azimuthally-varying thermal forcing added on the basic state of rigid body isothermal rotation. The system Ekman number is assumed to be very small value. Analytic solutions have been obtained for axisymmetric and non-axisymmetric types, in which the axisymmetric solution comes from the azimuthally-averaged wall boundary condition and the non-axisymmetric solution from fluctuating wall boundary condition.

• 한국수산과학회지
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• 제26권6호
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• pp.538-548
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• 1993

한국 동해 연안역 해수순환 및 수온분포에 대한 바람응력의 효과에 관하여 검토하였다. 동해상의 바람응력은 국립수산진흥원 정선관측 바람자료 및 일본기상청 Buoy No. 6에서의 10년간($1978{\sim}1987$)의 약 5,100개의 바람 관측자료를 사용하여 계산하였다. 여름과 겨울의 계절풍의 전환에 따른 에크만 수송의 변화가 대한해협에서의 대마난류 수송량에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다. 특히 동해에서의 평균적인 바람응력의 회전성(wind stress curl) 값이 음이 되는 사실에서 울릉도 근해의 난수층의 형성에 부분적으로 도움이 됨을 알았다. 한편, 동해 난수층의 분포를 단순화된 3층 경계면모델을 적용하여 설명하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권8호
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• pp.2122-2130
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• 1993

A numerical and experimental study has been performed on the flow in a shallow rectangular tank accompanying a vortex shedding. The model is composed of a rectangular tank with a vertical plate with a length half the width of the tank. The tank is subject to a horizontal sinusoidal oscillation. The numerical analysis shows that the pattern of vortex shedding changes considerably when the Reynolds number $R_e$ is varied from 500 to 7500. It is symmetric for $R_e$ <1500 and asymmetric for $R_e$ > 1500. The kinetic energies of the right-hand and left-hand sides of the vertical plate are used to quantify the degree of the asymmetry. Experimental visualization is carried out at $R_e$ = 3876 and 52000. The development of the streamline pattern at $R_e$ = 3876 is in closer agreement with the numerical result at $R_e$ = 1000 than that at $R_e$ =3876. The asymmetric pattern is observed at $R_e$ = 52000.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.634-639
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• 2003

It has been studied the flow near a rotating disk with surface topography. The system Ekman number is assumed very small, i.e., $E[{\equiv}\frac{\nu}{{\Omega}^{\ast}L^{\ast2}}]<<1$ in which $L^{\ast}$ denotes a disk radius, ${\nu}$ kinematic viscosity of the fluid and ${\Omega}^{\ast}$ angular velocity of the basic state. Disk surface has a sinusoidal topographic variation along radial coordinate, i.e., $z={\delta}cos(2{\pi}{\omega}r)$, where ${\delta}$ and ${\omega}$ are, respectively, nondimensional amplitude and wave number of the disk surface. Analytic solutions, being useful over the parametric ranges of ${\delta}{\sim}O$( $E^{1/2}$ ) and ${\omega}{\leq}O$ ( $E^{1/2}$ ), are secured in a series-function form of Fourier-Bessel type. An asymptotic behavior, when $E{\rightarrow}0$, is clarified as : for a disk with surface roughness, in contrast to the case of a flat disk, the azimuthal velocity increases in magnitude, together with the thickening boundary layer. The radial velocity, however, decreases in magnitude as the amplitude of surface waviness increases. Consequently, the overall Ekman pumping at the edge of the boundary layer remains unchanged, maintaining the constant value equal to that of the flat disk.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.1549-1554
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• 2015

교반조 바닥에 방해판이 부착된 경우 유동특성 및 입자부유특성을 실험적으로 연구하였다. 입자의 유동상태는 교반조 바닥 중심으로부터 상승류가 증가하였다. 입자부유 실험으로부터 에크만 경계층의 발달에 의해 입자부유가 촉진됨을 알았다. 본 실험범위 내에서의 임펠러 및 교반조 바닥 방해판의 최적조건을 다음과 같이 나타내었다. 교반임펠러 최적조건 : $n_p=6$, d/D=0.5, b/d=0.3, 교반조 바닥 방해판 최적조건 ; $n_b=6$, $d_b/D=0.5$, $b_w/D=0.05$.