• 해양환경안전학회지
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• 제30권2호
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• pp.252-261
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• 2024

수중운동체에는 필수적 기능을 담당하는 함교, 러더와 같은 다양한 부가물들이 장착된다. 이들 부가물과 선체의 접합부에는 유선의 박리로 인해 다양한 와류가 생성된다. 이러한 와류는 수중운동체의 추진기로 유입되어 수중방사소음의 증가와 같은 부정적 효과를 야기해 스텔스 성능의 향상을 위해서는 반드시 저감되어야 한다. 본 연구에서는 부가물과 선체의 접합부에서 생성되는 말발굽와류(HSV)와 뿌리와류(RV)를 저감하는데 효과적인 와류저감장치(VRD)에 대한 설계기준을 도출하였다. 먼저, 접합부 와류의 레이놀즈 상사특성 만족 여부를 분석함으로써 설계기준 도출에 부가물의 제원과 유속의 영향을 레이놀즈수로 대체하였다. 또한 VRD의 형상을 정의하기 위해 베지어 곡선을 활용해 VRD의 3차원 표면을 파라미터화하였다. 이후, 와류저감을 위한 VRD의 설계기준 도출을 위해 다양한 제원의 VRD의 와류저감 성능을 분석함으로써 최적의 길이 대 높이 비율이 선정되었다. 최종적으로 대상 범위의 부가물들에 대해 최적 비율을 만족하는 다양한 크기의 VRD 성능이 비교 분석되었다. 이를 종합하여 임의의 부가물에 대해서도 와류저감 성능을 나타낼 수 있는 VRD의 무차원화 설계기준이 도출되었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.566-570
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• 2016

본 연구에서는 플라잉 디스크를 이용하여 Pitching 운동 조건에서의 공력특성을 해석하였다. 본 해석에서 사용한 플라잉 디스크 모델은 프리원 151_140이며, 해석자로는 KFLOW_EDISON_2D_3DOF를 사용하였다. Pitching 운동이 있는 경우 받음각의 변화에 따른 공력특성을 비교 분석하였다. 기준 받음각의 변화에 따라 형상 아랫면과 뒷전 부근에 실속 와류가 다른 형태로 생겨 플라잉 디스크의 공력 특성에 영향을 준다는 것을 확인하였다. 또한, 기준 받음각이 증가 할수록 강한 실속 와류가 발생함을 알 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권7호
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• pp.1-12
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• 2004

나비가 비행할 때 적용할 수 있는 프링-크래핑 (fling-clapping) 날개의 첫 번째 사이클 운동에 관한 흐름 가시화가 수행되었다. 본 수치적 흐름 가시화 연구에서는 프링-크랩-정지 (fling-clapping-pause), 크랩-프링-정지(clap-fling-pause)의 단계를 거치는 두 가지 형태의 날개 운동 해석을 위해 시간의존 Navier-Stokes 방정식을 이용하였다. 결과에서는 두개군의 분리와류 쌍과 그것들이 전개되는 과정과 같은 주요 흐름특성이 관찰되었다. 프링-크랩-정지 운동의 경우, 날개가 열리는 프링단계에서 시계반대방향의 강한 분리와류 쌍이 날개 사이의 열린 내부공간에 발달된다. 이어지는 크랩단계에서 분리와류 쌍은 열린 내부공간 밖으로 이동된다. 크랩-프링-정지 운동의 경우, 크랩 단계의 외부 공간에서 발달한 분리와 류 쌍은 뒤따르는 프링 단계에서 열린 내부공간내로 움직인다. 크랩-프링-정지 운동의 프 링 단계에서 발생된 열린 내부공간의 분리와류 쌍은 프링-크랩-정지 운동의 프링단계에서 발생된 열린 내부공간의 분리와류 짱보다 더 강한 와류 쌍임이 관찰되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권6호
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• pp.1-7
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• 2005

비압축성 평균 Navier-Stokes 방정식에 $\varepsilon{-SST}$ 난류 모델을 적용하여 정사각주 주위 유동과 지면의 간극 유동을 해석하였다. 지면이 운동할 경우에는 지면의 박리 전단층의 강도가 약화되어 사각주 상/하부의 박리 전단층 상호 작용을 촉진시키므로 고정 지면에 비하여 더 낮은 간극에서도 와류 배출이 발생한다. 지면 효과를 고려할 경우 고정 지면의 경우와는 달리 지면의 박리 거품이 존재하지 않게 되고, 이로 인하여 2차 박리 주파수는 나타나지 않는다. 이와 더불어 지면이 운동할 경우 고정 지면에 비해 더 높은 와류 배출 주파수와 공력 계수가 나타남을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권3호
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• pp.57-63
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• 2002

지면효과를 받는 와류면의 2차원 비정상 전개를 이산와류법을 사용하여 연구하였다. 와류면이 말리는 정확한 형상을 얻기 위하여, 두 개의 평활기법을 비교하였다. 타원형 하중분포를 가지는 지면가까이에 있는 날개의 후류말림에 대하여 본 연구 방법을 적용하였다. 날개가 지면가까이 비행할 때, 지면효과로 인하여 와류가 날개길이방향으로 이동하였으며 날개익단부근에서 와류면의 늘림운동이 발생하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.754-758
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• 2010

케이블 교량에서 발생하는 사장케이블의 진동현상에 대한 현상학적 특성을 명확히 이해해야, 사장케이블의 적합한 제진설계가 가능하다. 본 연구에서는 유체의 흐름과 구조물의 진동을 동적으로 연계하여 해석하기 위하여, ADINA의 CFD 및 Structure 코드를 동적으로 연계하는 FSI(Fluid Flow with Structure Interaction) 기법을 이용하였다. 바람으로 인해 이중원형실린더의 풍상측과 풍하측 실린더에서는 와류가 방출되면서 외력이 작용하게 되며, 이러한 공기력은 풍하측 실린더의 고유진동 운동과 함께 와류진동현상을 유발한다. 본 연구에서는 풍하측 실린더의 와류진동 현상의 해석에 주안점을 두었다. 본 연구에서는 흐름의 레이놀즈수와 이중원형실린더에 대한 바람의 입사각을 변화시키며 풍하측 실린더에서 발생하는 와류진동의 크기를 분석하였다. 본 연구결과, 유입풍속 및 바람의 입사각에 따라 이중원형실린더에서 발생하는 일반적인 와류방출현상과 풍하측 실린더에 작용하는 공기력 및 변위양상을 예측할 수 있었다. 특히, 바람의 입사각이 $15^{\circ}$인 경우에는 풍하측 실린더에서 방출되는 와류로 인해 풍하측 실린더에는 비대칭의 공기력이 작용하며, 이는 풍하측 실린더가 2사분면에서 4사분면 방향으로 진동하는 원인이 되는 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권6호
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• pp.9-15
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• 2004

순간적으로 병진운동하는 2차원 원형실린더 주위의 점성유동장을 확산와류방법에 의해 계산하였다. 선두후류와 주후류의 상세한 발달 상태를 조사하였으며 Re=1200, 9500의 유선 형상, 주후류의 크기, 후방 대칭축 축방향속도 계산은 보고된 실험결과와 근접하였다. Re=1200 유동장 후류의 ${\tau}=50$까지의 장기간 동안의 발달 상태를 조사하였다. 후방후류의 와류이탈주파수는 보고된 결과와 근접하게 나왔다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권1호
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• pp.1-9
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• 2007

검정금파리 날개의 “8자 운동”에 의한 공기역학적 힘의 발생에 관해 수치해석을 수행하였다. 날개운동은 자유류가 있는 tethered flight 실험에서 관찰된 결과에서 인용하였다. 해석결과 양력은 downstroke 중일 때 주로 발생하였고 추력은 upstroke 끝에서 갑작스럽게 발생하였다. 본 연구에서는 양력과 추력 발생의 이러한 특성을 후류에서의 와류구조와 에어포일 주위의 압력장을 통해 물리적으로 이해하고자 하였다. 결과적으로 양력발생은 유효받음각의 증가에 따른 앞전와류와 관계있었으며, 추력발생은 유동장 형태의 측면에서 와류 짝(vortex pairing)현상과 압력장 측면에서 와류정지 현상으로 설명할 수 있었다.

• 한국해양학회지
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• 제30권3호
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• pp.170-183
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• 1995

1992년 11월부터 1993년 9월 사이 동해남서해역에서 조사한 인공위성 추적부 이, CTD, ADCP 자료를 이용하여 와류와 표층해류의 물리적 구조를 분석하였다. 부이의 이동궤적으로부터 울릉분지내에서 동한난류의 사행과 연구해역에서 다양한 크기의 시계방향과 반시계방향의 와류가 존재하는 것을 처음으로 직접 해류조사로 밝힐 수 있었다. 비교적 오래 지속되는 시계방향의 와류가 울릉분지내와 북부(일 본)분지의 남서쪽에서 관측된 반면에 반시계방향의 와류가 속초와 동해시 사이의 연안역에서 여름철에 관측되었다. 울릉분지의 와류는 적어도 관측기간 중에는 분지 내에 머물러 있었으며, 반시계방향의 와류는 냉수의 존재와 밀접한 관련이 있는 것 으로 나타났다. 북부분지의 시계방향 와류는 울릉분지의 것보다 크며 더 길쭉한 타원 형태를 지녔다. 울릉분지의 와류는 주축과 종축이 각각 120 km, 70 km이고, 회전주기는 13.6일, 평균회전속도는 24 cm/s, 평균 와동운동에너지는 392 $cm^{2}$/s$^{2}$ 이다. 북부분지의 와류는 주축과 종축이 각각 168 km, 86 km이고, 회전 주기는 14.9일, 평균회전속도는 29 cm/s, 평균 와동운동에너지는 629 $cm^{2}$/s/ sup 2/ 의 특성을 보였다. 와류의 평균이동속도는 두 경우 모두 약 3 cm/s이다. 울릉분지내에서 ADCP로 관측한 표층해류와 지형류의 상호일치는 울릉분지의 와류 가 지형평형을 이루고 있음을 시사한다. 관측된 와류는 해저지형에 강하게 지배 되어 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.281-281
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• 2022

바닥에서 생성되는 난류는 순간적으로 강한 모멘텀을 바닥에 전달함과 동시에 바닥에 있는 입자를 움직이게 한다. 경계층 내 난류 운동에 대한 분석은 다양한 유사 이송 문제를 이해하기 위해 필수적이며 이에 따라 많은 선행 연구들은 실험실 실험을 통해 해당 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 선행 연구에서 사용하지 못했던 진보된 실험 방법을 활용하여 바닥 경계층 내의 난류 운동에 대해 확인하고 해당 운동에 의해 관성 입자의 움직임이 어떻게 발생하는지에 대하여 물리적으로 설명하고자 한다. 다양한 흐름 조건에서 3가지의 입경 크기를 가지는 모래 입자를 가지고 실험을 수행하였으며, 실험 조건별 고해상도 유속장 및 관성 입자의 움직임은 3차원 입자 영상 유속계 (Particle Image Velocimetry; 이하 PIV)와 입자 추적 유속계 (Particle Tracking Velocimetry; 이하 PTV)를 동시에 적용하여 파악하였다. 취득된 3차원 유속장과 입자 궤적을 기반으로 실험 조건별 흐름 및 입자 거동 특성에 대해 분석하였으며, 관성 입자의 움직임을 발생시키는 3차원 난류 운동은 측정된 유속장에서 산정한 Q-criterion 값을 기반으로 도식화하였다. 측정값 내에는 난류 운동에 대한 정보와 더불어 잡음이 포함되어 있으므로 이를 제거하고자 적합 직교 분해 (Proper Orthogonal Decomposition; 이하 POD) 방법을 적용하였다. 그리고 POD로 추출한 유속장을 통해 바닥면 부근에 존재하는 헤어핀 와류 운동 혹은 와류 묶음과 같은 난류 고유 구조를 파악하였다. 해당 와류 운동들의 3차원 난류 특성을 확인하고자 비등방성 불변 지도(anisotropy invariant map)를 활용하였으며 경계층 내부에서 난류의 형태가 흐름 방향으로 늘어진 럭비공 형태임을 확인하였다. 마지막으로, 입자의 움직임을 발생시키는 난류 이벤트를 결정하고자 사방구 분석 (Quadrant analysis) 기법을 적용하였으며 흐름 조건별로 입자를 움직이게 하는 난류 이벤트는 달라짐을 확인하였다.