• 한국항해항만학회:학술대회논문집
• /
• 한국항해항만학회 2012년도 춘계학술대회
• /
• pp.289-290
• /
• 2012

본 연구에서는 고정식 해양구조물의 지지각으로 사용되는 원형실린더에 나선형 판을 부착하여 와류유기진동에 미치는 영향을 고찰하였다. 연구의 목적을 달성하기 위해 $Re=6.5{\times}10^3$의 균일유입유동에서 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV기법을 이용한 실험적인 방법을 적용하였다. 모델의 직경은 40mm이며 후류 유동구조, 난류강도, 응력분포에 대한 통계적 유동정보를 계측하였다. 실험결과로는 원형실린더와 뱃전판을 부착한 실린더와의 비교를 통해 뱃전판의 유동특정을 평가하였으며, 뱃전판의 영향은 후류에서 와의 생성과 소멸 메커니즘의 변화에 큰 영향을 미치고 후류 칼만 와열의 안정적인 제어를 통해 와류유기진동을 억제하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제29권1호
• /
• pp.9-18
• /
• 2016

고층빌딩이나 해양 라이저와 같은 세장 구조물은 구조시스템의 동적 불안정의 주요 원인인 와류유기진동(vortex-induced vibration, VIV)에 의한 동하중에 매우 취약하다. 와류유기진동이 라이저의 고유진동수 영역에서 발생하는 경우 Lock-in현상으로 피로파괴의 우려가 있다. 본 논문에서는 Lock-in 영역에서 구조물과 유동의 동적거동에 대한 수치해석을 다루었으며, 유동조건 변화에도 불구하고 공진 주파수가 유지되는 현상에 대해 분석하였으며, 유입유동에 대해 수직방향으로 자유진동하는 1자유도의 2차원 원형실린더 단면에 대한 비정상 층류를 가정하였다. 각 시간 단계에서 물체의 움직임을 고려하여 유동장 격자를 재생성하며 비정상 유동과 물체의 운동에 대한 지배방정식을 순차적으로 수치해석하여 유체-구조 연성해석을 수행하였다. 결과는 선행연구와 잘 일치함을 보여주었고, Lock-in 현상에 대한 특성을 잘 나타내었다. Lock-in 영역에서는 양력뿐만 아니라 항력도 크게 증가함을 보여주었으며, 실린더의 수직변위는 직경의 20%까지 이름을 나타내었다. 양력과 수직변위의 상관분석을 통해 실린더가 Lock-in 영역에서 양력과 수직변위의 위상차가 동기로부터 반동기로 천이함을 확인하였으며, 이러한 변화가 Lock-in 영역에서 나타나는 공진거동의 원인이 되는 것으로 판된되었다.

• 한국음향학회지
• /
• 제43권2호
• /
• pp.168-177
• /
• 2024

수중 압전 에너지 하베스터(Piezoelectric Energy Harvester, PEH) 설계시 곡률변화를 통해 외팔보형 전체의 와류유기진동(Vortex Induced Vibration, VIV)을 생성시키고, VIV의 생성으로 곡면형 외팔보 PEH에 진동 변위가 증가한다는 것은 실제 전력을 증대 시키는 데 중요한 요소이다. 해석 모델인 곡면형 PEH의 재질은 Polyvinyline Di-Floride(PVDF) 압전 필름으로서 곡률이 다양한 50 mm, 130 mm, 210 mm 모델에 유속은 0.1 m/s ~ 0.50 m/s로 정하여 VIV에 의한 PEH의 스트레인 에너지 변화를 관찰하였다. 곡률 반경이 작을수록 큰 폭의 VIV가 나타났고, 유속이 증가할수록 VIV가 많이 나타났다. 작은 곡률로 인한 급격한 형상변환이 VIV의 생성에 효과적이었고 스트레인 에너지, 정규화 발생 전압, 평균 전력 등은 곡률이 증가할수록 감소하였다. PEH 자체의 전력량을 증대시키기 위해 급한경사의 곡률 개선뿐만 아니라 곡률형 PEH의 개수가 늘어남에 따라 평균 전력도 상승할 것으로 사료된다.

• 한국해양공학회지
• /
• 제31권5호
• /
• pp.364-370
• /
• 2017

A numerical model based on the mode superposition method is used to study the vortex-induced vibration response characteristics of a deep-sea riser such as steel catenary riser (SCR). A steel catenary riser can be modeled using a flexible cable with simple supports at both ends. The natural frequency, mode shape and mode curvature of the riser are calculated and the vortex-induced vibration response of the riser is obtained using the equilibrium of the input and output power. The mode superposition method is applied to the vibrational stresses for each mode to calculate the overall riser fatigue life.

• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제17권5호
• /
• pp.405-414
• /
• 2007

최근 난류유동에 대한 많은 실험 및 이론적 연구들은 무질서해 보이는 난류유동도 특정한 구조를 가지고 있으며 그 구조적 특성들이 반복적이며 가시적인 질서들을 가지고 있음을 보여주고 있다. 헤어핀 와류는 벽면 영역에서 난류경계층을 발전시키고 지탱하는 중요한 역할을 하는 난류의 핵심 구조로서 벽면 압력변동의 주요 특성을 설명해 줄 수 있는 개념 모델로 여겨지고 있다. 이 연구에서는 난류경계층에서 생성되는 헤어핀 와류들이 유기하는 표면 압력과 압력 스펙트럼을 평가하고 부착와류 모델링을 통해 이들이 유기하는 전체 표면 압력과 그에 상응하는 스펙트럼을 계산하였다. 이 연구를 통해 확립된 해석방법을 검증하기 위해 기존의 실험 및 이론계산을 통해 얻어진 결과들과 비교하여 신뢰성과 유용성을 증명하였다.

• 대한조선학회지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.64-72
• /
• 1989

본 논문에서는 전단류를 받는 marine riser의 와류유기진동 예측모델을 제시하였다. 여기서는 marine riser를 인장력이 길이에 따라 변하는 보로 모델링하고, 섭동법으로 구해진 Green's function과 random vibration 이론에 의하여 예측모델을 구성하였다. 여기서 제시된 예측모델을 실제의 riser에 대하여 적용해 본 결과, riser는 전단류 내에서 유 무한 경계의 거동 특징을 동시에 갖는 중간적인 거동을 하며, riser의 길이에 따라 진동응답크기의 분포가 흐름의 유속분포와 비슷한 형태를 갖고 있는 것으로 나타났다. 또한, marine riser를 길이에 따라 변하는 인장력을 받는 보로 모델링한 경우와, 그것을 평균한 균일한 인장력을 받는 보로 모델링한 경우에 대하여 해석한 진동응답을 비교한 결과, 균일인장력을 받는 보로 모델링한 경우가 riser의 수면근처에서 실제보다 큰 예측치를 주고 있는 것으로 나타났다.

• 한국해양공학회지
• /
• 제32권5호
• /
• pp.341-350
• /
• 2018

A series of model tests was carried out to investigate the vortex-induced vibration (VIV) characteristics of a free hanging PVC pipe under forced oscillation conditions. The prescribed displacement with a period and amplitude was forced at the top of the riser. The motion of the riser along its length was measured with underwater cameras in three dimensions. The top-excited responses in the inline direction and vortex-induced vibration in the cross-flow direction were examined in the time and frequency domains. Multi-peak frequencies in the VIV were demonstrated to be strongly dependent upon the Keulegan-Carpenter number, corresponding with the results of Blevin. It was found that the Reynolds numbers (excitation period) was a critical parameter for the dominant VIV characteristics, even under the condition of using the same Keulegan-Carpenter number, under the top-excited condition. In the resonance at the nth natural frequency by the forced-motion induced VIV frequency, the riser responded with a large amplitude and forced frequency, dominantly in the VIV CF direction.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 1995년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 24 Nov. 1995
• /
• pp.130-135
• /
• 1995

본 연구에서는 30000rpm으로 회전하는 진공청소기 원심팬의 유동장을 임펠러, 디퓨저, 케이싱을 모두 고려하여 해석하였다. 또한 삼차원으로 배출되는 출구를 간단한 sink 패널로 모델하여 출구의 효과를 충분히 고려하였다. 해석된 유동장 자료를 이용하여 먼 거리에서의 음압을 예측하였다. 예측된 음압자료는 FFT를 이용하여 측정된 값과 주파수 영역에서 비교하였다. 또한 진공청소기 원심팬의 측정자료에서 보이는 광역소음특성이 임펠러에서 흘려지는 후류와류의 교란에 의한 임펠러와 디퓨저 깃의 비정상 힘이 주된 원인임을 밝혔다.

• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제12권3호
• /
• pp.213-220
• /
• 2002

Modifying effects of the rectangular forward step for suppressing the unsteady pressure fluctuation during interaction between the upstream vortical flow and the edge are studied numerically. The vertical flow is modeled by a point vortex, and the unsteady pressure coefficient is obtained from the velocity and the potential fields. To investigate the effects of the edge shape the rectangular forward step is chamfered wish various angles. Calculation shows that the pressure peaks become decreased by increasing the vortex height as well as the chamfering angle. The pressure amplitudes are very sensitive to the change of the initial vertex height and its strength. From this study we can find out that the chamfered edge has two effects; the one is that it suppresses the pressure amplitude generated from the edge, and the other is that it decreases the time variation of unsteady pressure fluctuation. These modifying concepts can be applied to attenuate the self-sustained oscillation mechanism at the open cavity flow.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제24권1호
• /
• pp.92-100
• /
• 2018

난류경계층이 유지되기 위한 에너지 공급은 경계층 내 구조물인 와류들의 상호작용으로 끊임없이 이루어진다. 이러한 난류 유동은 수송분야의 마찰저항 및 해양구조물의 침식 및 진동을 유발하기 때문에 유동 제어를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 제어의 극대화를 위해서는 난류 에너지 전달이 어떻게 이루어지는지에 대한 메카니즘 규명이 필수적이고, 이를 위해서는 층류경계층 내 유동현상으로 파악하는 것이 명확하고 용이하다는 장점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 층류경계층 내 평판에 반구를 설치하여 역압력구배을 발생시킴으로써 교란된 유동현상의 상호작용을 분석하였다. 즉, 반구를 둘러싼 목걸이 와류와 반구 표면의 유동 박리에 의한 후류영역에서 머리핀 와류가 생성되어 상호 유기적으로 영향을 주고받는다. 이 과정에서 목걸이 와류는 후류영역으로 높은 운동량의 유체를 유입시켜 머리핀 와류의 발생 주파수를 증가시킨다. 반구 전방에 구멍을 뚫어 국부적인 흡입제어로 목걸이 와류의 와도를 감소시킴으로써 그 영향이 완화되는 과정을 유동 가시화 및 열선유속계로 측정하여 정성 및 정량적으로 분석하였다.