• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.11
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• pp.891-896
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• 2015

This experimental study investigated the wake flow around an elastically supported circular cylinder. In this study, the Reynolds numbers are varied in the region of $1.4{\times}10^4{\leq}Re{\leq}3.2{\times}10^4$. Under these conditions, we have captured the process of the wake mechanism and the moving path of the vortex by measuring the velocity at each position in the wake around the cylinder. Further, these facts from the wind tunnel test are proved by a flow visualization test through a water channel. From the result, we have arrived at the following conclusions : i) The process (formation${\rightarrow}$growth${\rightarrow}$collapse) of vortex is observed in the wake around the cylinder, ii) The vortex efflux angle is approximately $16^{\circ}{\sim}17^{\circ}$ under the experimental conditions. These angles have no relationship with the velocity change and the existence of flow-induced vibrations of the cylinder, and iii) The moving path of the vortex center is obtained by spectrum analysis of the fluctuating velocity behind the cylinder. These are confirmed by conducting visualization tests.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.27 no.11
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• pp.1645-1654
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• 2003

When vortex shedding is locked-on to a single frequency oscillatory flow, the variations of vortex dynamics are investigated using a time-resolved PIV system. Wake regions of recirculation and vortex formation, dynamic behavior of the shed vortices and the Reynolds stress fields are measured in the wake-transition regime at the Reynolds number 360. In the lock-on state, reduction of the wake region occurs and flow energy distributed downstream moves upstream being concentrated near the cylinder base. To observe the dynamic behavior of the shed vortices, the trajectory of the vortex center extended to the inside of the wake bubble is considered, which describes well the formation and evolution processes. The Reynolds stresses and their contributions to overall force balance on the wake bubble manifest the increase of the drag force by the lock-on.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.23 no.9
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• pp.1106-1112
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• 1999

Substantial losses behind axial flow rotor are generated by the wake, various vortices in the hub region and the tip leakage vortex in the tip region. Particularly, the leakage vortex formed near blade tip is one of the main causes of the reduction of performance, generation of noise and aerodynamic vibration in downstream. In this study, the three-dimensional flow fields in an axial flow rotor were calculated with varying tip clearance under various flow rates, and the numerical results were compared with experimental ones. The numerical technique was based on SIMPLE algorithm using standard $k-{\varepsilon}$ model(WFM) and Launder & Sharma's Low Reynolds Number $k-{\varepsilon}$ model(LRN). Through calculations, the effects of tip clearance and attack angle on the 3-dimensional flow fileds behind a rotor and leakage flow/vortex were investigated. The presence of tip leakage vortex, loci of vortex center and its behavior behind the rotor for various tip clearances and attack angles was described well by calculation.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.161-161
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• 2014

열플라즈마는 주로 아크 방전에 의해 발생시킨 전자, 이온, 중성입자(원자 및 분자)로 구성된 부분 이온화된 기체로, 국소열평형상태를 유지하여 구성입자가 모두 수천에서 수만도에 이르는 같은 온도를 갖는 고속의 제트 화염 형태를 이루고 있다. 이렇게 고온, 고열용량, 고속, 다량의 활성입자를 갖는 열플라즈마의 특성을 이용하여, 종래 기술에서는 얻을 수 없는 다양하고 효율적인 산업적 이용이 활발히 진행되고 있다. 용사코팅은 노즐 출구를 통해서 외부로 방출되는 열 플라즈마 화염을 이용하는 것으로 이 화염의 와류 특성으로 인하여 외기의 가스가 화염내부로 침투하는 특성을 가진다. 이러한 현상은 열원의 냉각효과 외에도 외기를 구성하는 기체 분자의 내부 유입을 의미하는 것으로 대기 상태에서 공정이 이루어진다면 열원 내로 유입되는 대기 내의 산소가 모재 표면과 반응하여 산화가 진행된다. 이러한 산화과정은 용사 코팅의 품질을 저하시키는 요인이 되므로, W, Ti 등과 같은 반응성이 높은 재료의 코팅은 산화과정을 방지하기 위하여 진공에서 코팅을 하여야만 한다. 진공 플라즈마용사코팅은 진공 또는 저압의 불활성 분위기 중에서 열플라즈마 화염에 용사재료를 투입하여 플라즈마 화염 내부에서 순간적으로 이를 용융시킨 후 고속으로 분출, 모재에 적층시키는 코팅공정이다. 이때 분말상의 용사재료를 고속으로 화염 중심에 투입하여 최대 에너지 전달이 이루어지도록 하는 것이 적층효율 및 코팅품질을 향상에 필수적이다. 하지만 플라즈마 화염 내부를 고속으로 이동하는 입자의 온도와 속도 및 궤적을 측정하여 제어하는 것은 매우 어렵기 때문에, 통상 형성된 코팅의 구조와 두께로부터 경험적으로 파라미터를 결정하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 초고속 레이저 카메라와 이미지 분석용 소프트웨어를 이용하여 플라즈마 화염내의 비행입자 궤적을 추적하고, 이를 통해 분말 이송가스의 유량이 코팅 효율 및 미세구조에 미치는 영향을 조사하였다. 플라즈마 화염은 중심부가 가장 높은 온도와 속도를 가지고 있기 때문에, 분말 이송가스의 유량이 적을 경우 투입된 분말은 단지 플라즈마 화염의 상부 경계면을 지나는 궤적을 갖게된다. 이로 인해 분말의 용융이 충분히 이루어지지 않아 적층 효율이 낮고 미용융 입자 및 기공이 많은 미세구조를 보였다. 이송가스 유량을 증가시키게 되면, 분말의 궤적은 플라즈마 화염의 중심부를 지나게 되어 적층 효율이 증가하고 미세구조 또한 개선되었다. 하지만 이송가스 유량이 지나치게 클 경우, 투입된 분말 입자는 플라즈마 화염을 조기에 관통하게 되어 비행궤적은 온도와 속도가 낮은 영역에 형성되었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.22 no.3
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• pp.336-345
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• 1998

The substantial loss behind axial flow rotor was generated by wake, various vortices in the hub region and the leakage vortex in the tip region. Particularly, the leakage vortex formed near blade tip was one of the main causes of the reduction of performance, the generation of noise and the aerodynamic vibration in rotor downstream. In this study, the three-dimensional flowfields in an axial flow rotor for various tip clearances were calculated, and the numerical results were compared with the experimental ones. The numerical technique was based on SIMPLE algorithm using standard k-.epsilon. model (WFM). Through calculations, the effects of the tip clearance on the overall performance of rotor and the loss distributions, and the increase in the displacement, momentum, and blade-force-deficit thickness of the casing wall boundary layer were investigated. The mass-averaged flow variables behind rotor agreed well with the experimental results. The presence of the tip leakage vortex behind rotor was described well. Although the loci of leakage vortex by calculation showed some differences compared with the experimental results, its behavior for various tip clearances was clarified by examining the loci of vortex center.