• 한국군사과학기술학회지
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• 제2권2호
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• pp.279-286
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• 1999

Wall-bounded 유동과 달리 자유 전단 유동은 Hyperbolic Tangent Profile을 가지고 비점성 불안정에 의해 지배된다. 따라서 자유 전단 유동에서 난류로의 천이과정은 비점성 불안정성 이론에 의해 해석되어 진다. 본 연구는 분리판(Splitter plate)에 의해 분리된 속도가 다른 자유 유속의 혼합에 의해 형성되는 혼합층에서 와류병합과정에 대한 속도비의 영향에 대하여 연구한다. 속도비는, R, $ \frac{U_1-U_2}{U_1+U_2}$ 로 정의되며, 여기서 $U_1$은 분리판 위에서의 자유 유속을 그리고 $U_2$ 는 분리판 아래에서의 자유 유속을 나타낸다. 본 연구에서 와류구조의 병합작용을 분석하기 위하여 2차원 비정상 Large-Eddy Simulation 방법을 적용하였다. 속도비의 변화에 따라 혼합층에서 불안정 Wave가 성장하게 되고, 유체는 2차원 와류구조에서 Roll-up한다. 이러한 2차원 와류구조는 주위의 다른 와류구조와 상호작용을 하게 되고 하나의 커다란 와류구조를 형성하는 것을 볼 수 있다. 혼합층에서 와류병합과정은 반복적으로 일어나는 것을 알 수 있었고, 이 결과를 이용하여 혼합층의 성장을 제어할 수 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제11회 학술강연회논문집
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• pp.27-27
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• 1998

제트에 있어서 유동특성은 제트초기의 생성되는 불안정성이 하류에서의 와류성장에 영향을 끼치게 되기 때문에 중요하게 되며, 와류의 조절을 통해 충돌면에의 열전달 효과의 변화를 가져올 수 있게 된다 따라서 본 연구에서는 FFT를 이용하여 제트의 와류생성과 병합의 주파수 특성을 연구하고, 이에 적절한 주파수로 와류를 여기 하여 자유제트의 유동특성 변화와 이에 따른 충돌 면에서의 충돌제트의 유동 및 열전달 특성을 고찰하였다. 제트의 음향을 통한 여기를 함으로써 생성되는 와류형성 및 병합 특성 변화는 연기열선법(smoke-wire method)과 속도 및 난류강도 특성 결과를 통해 확인 할 수 있었는데, 이는 자연적으로 생성되는 와류의 주파수(고유 주파수)와 관련하여 고유주파수의 조화성분 또는 부조화성분의 주파수를 가함으로써 와류의 병합을 촉진시키거나 억제하는 효과를 나타내기 때문이다.

• 한국추진공학회지
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• 제1권2호
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• pp.32-40
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• 1997

무제트초기의 불안정성이 하류에서의 와류성장에 영향을 끼치기 때문에 와류의 조절에 의한 충돌면에의 유동 및 열전달 효과의 변화를 기대할 수 있게 된다. 따라서 본 논문에서는 FFT를 이용하므로써 제트의 와류생성과 병합의 주파수 특성을 연구하고 이에 적절한 주파수로 와류를 여기하여 자유제트의 유동특성 변화와 충돌제트의 유동 및 열전달 특성을 고찰하였다. 음향여기를 하게되면 제트주위의 와류형성을 조절할 수 있게 되는데, 자연적으로 형성되는 와류의 주파수(와류의 고유주파수)와 관련하여 여기해준 주파수성분 자체보다는 여기주파수의 부조화성분이 중요한 역할을 하게 된다. 음향여기를 통해 와류의 병합이 촉진되면 중심부에서의 난류강도가 증가하게 되고 억제하면 난류강도는 감소하게 된다. 따라서 와류병합을 촉진하면 가까운 거리에서는 높은 난류강도로 인해 정체점에서의 열전달이 증가하지만 멀어질수록 포텐션코어길이의 감소로 오히려 낮은 결과를 나타내었다. 이와 반대로 와류병합을 억제하면 중심부에서의 낮은 난류강도로 가까운 거리에서는 열전달이 감소하였으나 포텐셜코어길이가 길어지면서 먼거리에서는 열전달에 효과적이었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.8-9
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• 1997

산업의 발달과 환경에 대한 관심이 높아짐에 따라 고효율, 저공해인 가스터빈의 응용범위가 넓어지고 있는 추세이다. 가스터빈 기관의 효율을 높이기 위해서는 터빈 입구온도를 높이는 것이 필수적인데 이는 재질에 의해 제한 받게 되고 이 때문에 효과적인 냉각방법의 필요성이 대두되었다 충돌제트는 국소적으로 높은 열/물질 전달 효과를 얻을 수 있어서 터빈 블레이드 냉각과 연소기 벽면 냉각에 효과적으로 응용 될 수 있다. 이러한 충돌제트의 냉각효과는 제트출구의 초기조건에 매우 민감한데 Kelvin-Helmholts 불안정은 불안정한 자유전단층에서 자연적인 와류생성(roll up)과 개개의 와류고리 형성의 원인이 되고 이 고리의 성장과 병합(pairing)은 제트의 유동특성에 상당히 영향을 미친다. 제트주위에 생성되는 이러한 와류에 의해 제트중심에서 속도와 난류강도가 변하게 된다. 이러한 제트초기의 불안정성은 하류에서의 와류성장에 영향을 끼치기 때문에 와류의 조절에 의한 충돌 면에의 열 전달 효과 상승을 기대할 수 있다. 이 조절방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데 하나는 제트주의 환형관에 이차유동을 가하여 와류를 직접 제어함으로써 자유전단류(free shear layer flow)의 안정성 원리를 이용하여 열 전달을 촉진하는 것이고 다른 하나는 음향여기(acoustic exitation)를 사용하여 제트주위의 와류형성을 조절하는 것인데, 자연적으로 형성되는 와류의 주파수(와류의 고유주파수)나 부조화 주파수(subharmonic)로 음향여기 시키는 경우 제트 주위 와류는 더욱 증폭되고 그렇지 않은 경우 제트주위 와류의 형성이 억제되어 더 긴 제트코어의 길이 및 제트코어 주위에서 작은 크기의 와류들이 형성된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.775-786
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• 1992

본 연구에서는 DVM의 이론적 배경과 수치계산에 대해 자세히 다루었다. 음향 교란이 가졌을 때의 재부착에 대한 수치해석결과는 Kiya등의 실험결과와 비교하 였으며 만족할만한 일치를 보여주었다. 결과 및 고찰에서는 주로 음향교란이 있는 경우의 재부착길이를 최소화하는 주파수와 교란이 없는 유동의 난류구조해석을 평균속 도 및 압력과 그의 섭동치, 그리고 파워 스펙트럼과 상관계수등을 통해 자세히 비교검 토하였다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2006년도 전기학술대회논문집
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• pp.279-280
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• 2006

In the present study the flow fields around pitching foils have been visualized by using a Schlieren method with a high speed camera in a wind tunnel at low Reynolds number regions. It has been observed that small vortices are shed discretely from the leading and trailing edge and that they stand in line on the integrated streakline of separation shear layer. By counting vortices in the VTR frames it was clarified that the number of vortex shedding from the leading and trailing edge during one pitching cycle strongly depends on the non-dimensional pitching rate.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제31권2호
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• pp.152-158
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• 2007

Most of experimental visualizations and numerical results on the flow field separated form a leading edge around an unsteady foil show a continuous streakline from the leading edge and large reverse flow between the streakline and the suction surface. However, they have not exactly clarified yet the dynamic behavior of vortices separated from the leading edge because separation around an unsteady foil is very complicated phenomenon due to many parameters. In the present study the flow fields around pitching foils have been visualized by using a Schlieren method with a high speed camera in a wind tunnel at low Reynolds number regions. It has been observed that small vortices are shed discretely from the leading and trailing edge and that they stand in line on the integrated streakline of separation shear layer. By counting vortices in the VTR frames it was clarified that the number of vortex shedding from the leading and trailing edge during one pitching cycle strongly depends on the non-dimensional pitching rate. Futhermore the vortices moving up to the leading edge on the suction surface of the pitching foil are visualized. They play an important role to balance the number of vortex shedding from both edges.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권3호
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• pp.373-381
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• 2000

The flow and heat transfer characteristics on the impingement surface can be controlled by the change of vortex with the acoustic excitation, because the flow characteristics of an impinging jet are affected strongly by the vortices formed at the jet exit. To investigate the effects of acoustic excitation, we measured the velocity, turbulent intensity distributions for the free jet and local heat transfer coefficients on a impingement surface. As the acoustic excitation, subharmonic frequency of excited frequency plays an important role to the control of the jet flow. If the vortex pairings are promoted by the acoustic excitation, turbulence intensity of the jet flow is increased quickly. On the other hand if the vortex pairings are suppressed, the jet flow has low turbulence intensity at the center of the jet. Therefore, the low heat transfer rates are obtained on the impingement plate for a small nozzle-to-plate distance. However, it has high heat transfer rates at a large distance between the nozzle and plate due to the increasing of potential-core length.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제10권1호
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• pp.1-7
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• 2016

During flight of the aircraft, the vortex merging phenomenon appears under the certain condition between co-rotating vortices which were generated at the wing tip and lifting-surface. And then these merged vortices at both sides show counter-rotating pattern to affect on the downstream of the aircraft. In this paper, the numerical simulations are conducted assuming this phenomenon in two-dimensional co-rotating or counter-rotating vortices pairs. Two-dimensional incompressible Navier-Stokes equations were converted into Vorticity-Streamfunction form and the Galerkin spectral method was adopted. The third order Runge-Kutta method was used for time integration. The effects on the vortex merger and degree of vortex merger were investigated according to time, Reynolds number, and changes in the distance between two vortices.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.575-583
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• 2017

계단형 보와 여수로 같은 수공구조물의 상부에서는 스키밍 흐름 그리고 직하류부에서는 정상파를 포함하는 도수 현상인 파형흐름과 같이 다양한 형태의 흐름이 발생한다. 연구에서는 하이브리드 RANS-LES 난류 모델링 기법과 자유수면 변동을 해석하기 위한 VOF (volume of fluid)기법을 병합한 3차원 부정류 수치모형을 이용하여 계단형 보가 설치된 사각형 개수로에서 발생하는 파형흐름과 스키밍 흐름을 포함하는 난류흐름을 수치모의 하였다. 시간평균 수치모의 결과와 기존 수리모형 실험 결과를 비교분석한 결과, 수치모의는 보 하류부에서의 평균유속분포의 변화, 정체파와 수면와류를 포함하는 파형흐름의 전반적인 수면 변화, 파형흐름의 파고와 길이, 정체파 하부에서 발생하는 재순환 흐름 영역의 길이 등을 양호하게 잘 재현하는 것으로 나타났다. 수치모의를 통해서 자유수면과 순간 유속 벡터의 변동, 전단응력과 난류에너지의 분포 그리고 3차원 난류조직구조와 총압력분포의 형태와 변동 자료를 제시하여 스키밍 흐름과 파형흐름 영역에서의 독특한 흐름 거동 특성을 규명하였다.