• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.30 no.2
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• pp.252-261
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• 2024

This research establishes design standards for vortex reduction devices (VRDs) aimed at minimizing underwater radiated noise by mitigating horseshoe vortex (HSV) and root vortex (RV) generated at the junction of appendages and the hull of underwater vehicles. Initial analysis replaced the influence of appendage dimensions and flow velocity with the Reynolds number by verifying the Reynolds similarity of vortex flows. The three-dimensional surfaces of VRDs were parameterized using Bezier curves. Optimal length-to-height ratios were identified by evaluating the vortex reduction performances of VRDs with various dimensions. Ultimately, non-dimensional design standards were derived for VRDs, ensuring effective vortex reduction across any appendage, thereby enhancing stealth performance.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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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.

• The Journal of the Korea Contents Association
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• v.10 no.11
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• pp.446-451
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• 2010

To investigate the vortex induced vibrations the 2-d.o.f. spring mounted circular cylinder was tested in the wind tunnel. The circular cylinder was designed to have the translational and the rotational mode uncoupled to each other. During the wind tunnel tests the resonance behaviors of the translational and the rotational modes by the locking-on phenomena were observed. From the locking-on phenomena observed it is shown that the vortex shedding is correlated with the responses of the structures. And the forces generated by the vortex shedding are influenced by the amplitudes and the frequencies of the cylinders.

• Journal of KSNVE
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• v.15 no.6 s.78
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• pp.25-29
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• 2005

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.17 no.3
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• pp.56-64
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• 2013

The wind resistant capacity of bridges with a span of less than 200m is typically evaluated by Wind Resistant Design Manual for Highway Bridges in Japan. Also, the first vertical frequency plays an important role in the evaluation of their aerodynamic performance. An unexpected vortex-induced vibration of Nielsen arch bridge with span of 183m designed by this manual has been measured by monitoring system during typhoon. The amplitude of vibrations was about 2 times than the allowable vibration displacement. This paper presents the feature of vortex-induced vibration of this Nielsen arch bridge based on measured wind velocity, wind direction, and responses at midspan of main girder. From the result of FFT, the $1^{st}$ mode shape of the bridge is antisymmetric and the $2^{nd}$ is symmetric. Also, the dominant vibration of the bridge is the $2^{nd}$ vertical mode. According to these results, the $2^{nd}$ vertical vibration mode of this Nielsen arch bridge is prior to the first for the estimation of wind resistance capacity.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2012.04a
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• pp.33-36
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• 2012

풍력발전기 성능은 유동의 안정성과 풍속에 의해 결정되는데, 이때 유동 불안정성은 풍력발전기의 성능뿐만 아니라 구조적 문제를 함께 유발시킨다. 본 연구에서는 풍력발전기 타워 후류에서의 불안정성을 최소화시키기 위하여 타워 단면의 기초 형상설계 연구를 수행하였다. 기존의 풍력발전기 타워 형상에 부가 구조물을 설치함으로써 Karman vortex의 생성을 지연시키고 와류 간섭현상을 줄여 풍력발전기의 안정성을 증대시키고자 하였다. 이를 위해 다양한 타워 단면 형상에 대하여 양력계수 및 항력계수를 비교 분석하였다. 그 결과 반지름의 1/2 길이의 자유류 방향 tip과 splitter plate를 후방에 설치하는 것이 후류 불안정성을 억제하는데 가장 효율적인 것으로 나타났다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.29 no.1
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• pp.9-18
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• 2016

The slender structures such as high rise building or marine riser are highly susceptible to dynamic force exerted by fluid-structure interactions among which vortex-induced vibration(VIV) is the main cause of dynamic unstability of the structural system. If VIV occurs in natural frequency regime of the structure, fatigue failure likely happens by so-called lock-in phenomenon. This study presents the numerical analysis of dynamic behavior of both structure and fluid in the lock-in regimes and investigates the subjacent phenomena to hold the resonance frequency in spite of the change of flow condition. Unsteady and laminar flow was considered for a two-dimensional circular cylinder which was assumed to move freely in 1 degree of freedom in the direction orthogonal to the uniform inflow. Fluid-structure interaction was implemented by solving both unsteady flow and dynamic motion of the structure sequentially in each time step where the fluid domain was remeshed considering the movement of the body. The results show reasonable agreements with previous studies and reveal characteristic features of the lock-in phenomena. Not only the lift force but also drag force are drastically increasing during the lock-in regime, the vertical displacement of the cylinder reaches up to 20% of the diameter of the cylinder. The correlation analysis between lift and vertical displacement clearly show the dramatic change of the phase difference from in-phase to out-of-phase when the cylinder experiences lock-in. From the results, it can be postulated that the change of phase difference and flow condition is responsible for the resonating behavior of the structure during lock-in.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.237-237
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• 2022

우리나라 하천 내에 설치된 횡단구조물은 보 35,000개소 이상으로 전국 하천의 0.6 km마다 수공구조물이 위치해 있으며 이로 인해 종적(longitudinal) 연결성에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 농어촌연구원의 조사에 따르면 하천 횡단구조물이 설치된 구간에 어도 설치율은 14.9%로 나타났으며 이는 수생태 관점에서 연속성이 매우 열악한 상태임을 확인 할 수 있다. 이에 우리나라 각 부처 국토교통부, 환경부 등에서는 수생태 연속성을 확보하고자하는 노력이 지속되고 있으며 대표적으로 어류의 이동통로인 어도를 설치하거나 기존 어도의 효율을 향상시키기 위하여 개보수 작업을 지속적으로 실시하고 있다. 어도의 기능을 평가하기 위해서는 어도 내의 수리특성을 정확히 파악하는 것이 중요한데 연속적인 구조물로 구성된 어도 내 흐름은 매우 복잡하다. 특히 어도 내 구조물간 상호작용에 의하여 비정상 흐름이 발생하며 구조물 뒤에서는 사수역(dead zone)이 형성된다. 사수역에서 나타나는 와류의 거동은 구조물의 기하학적 특성에 따라 변화한다. 본 연구에서는 2차원 수심적분 수치모형을 활용하였으며 벽면 근처 점성저층의 유속분포을 재현하기 위하여와 점성항에 감쇠함수(damping function)를 고려하였다. 수치모형의 검증을 위해 실내 실험수로의 직선 개수로에서 PIV(particle image velocimetry)를 활용하여 연속적으로 배치된 구조물에 의한 유속자료를 활용하였다. 이 결과는 향후 새로운 어도설계 혹은 기 설치된 어도의 수리학적 기능을 평가하는데 활용이 가능할 것으로 보인다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05a
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• pp.603-608
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• 1998

유체내의 물체 주위에서 유동박리로 인해 생성되는 와류쉐딩은 열전달이나 물질전달을 촉진시키는 이점이 있으나, 항력을 증가시키거나 유동 및 온도의 요동에 의해 구조물을 손상시키는 단점이 있다. 특히 물체와 주위 유동 사이에 공진이 일어나면 항력값이 증가하면서 항력과 양력의 진폭이 급격히 증가하여 물체에 심각한 손상을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 레이놀즈수 200 이하의 층류유동에서 공진시 물체 주위의 유동현상과 이로 인한 양력과 항력의 변화들을 수치해석방법을 통하여 분석하였다 수치해석은 일반좌표계에서 유한체적법을 적용하여 Navier-Stokes 방정식을 차분화하였다. 이때 방정식의 종속변수로는 공변속도를 채택하였으며, 이산화된 방정식은 분리단계법을 이용하여 수치해를 구하였다. 입구유속의 강제진동에 의한 사각실린더 주위의 와류쉐딩시 공진이 발생하는 강제진동수의 범위는 원통실린더의 경우와 유사하였으나 상대적으로 폭이 더 좁았다 그리고 공진이 발생하는 강제진동수의 범위는 진폭이 증가할수록 증가하였다. 쉐딩 진동수가 일정하면서 입구유속의 진폭이 증가하면 이에 비례하여 실린더 주위의 유속이 상대적으로 증가하게 되어 와도가 강해지면서 입추유속 진폭에 비례하여 항력의 평균값 뿐 아니라 항력과 양력의 진폭도 증가하였다. 그리고 실린더 뒷면의 와류 생성영역은 진폭에 비례하여 감소하였다. 진폭의 변화에 따라 상변화가 서로 상이한 것은 실린더 뒤쪽의 와류들이 상하면의 합력차이를 변화시켰고 이것이 진폭변화에 따라 상변화를 상이하게 나타나게 한 원인으로 진폭이 클수록 실린더 뒤쪽에서 압력변화가 심하게 변하면서 실린더 앞쪽까지 더 많은 영향을 미쳤기 때문이다.선원의 사용자에게 제공되는 최종방사능을 평가하는데 유용하게 사용될 수 있다.r의 분포를 보였다.cting the effect of earthquake on structures. This paper is based on the presented paper at the Bertero Symposium held in January 31an4 February 1 at Berkeley, California, USA which was entitled "Needs to Evaluate Real Seismic Performance of Buildings-Lessons from 1995 Hyogoken-Nambu Earthquake-". The lessons for buildings from the damage due to the Hyogoken-Nambu Earthquake are necessity to develop more rational seismic design codes based upon a performance-based design concept, and to evaluate seismic performance of existing buildings. In my keynote lecture at the Korean Association for Computational Structural Engineering, the history of seismic design and use of structural analysis in Japan, the lessons for buildings from the Hyogoken-Nambu Earthquake, the

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.34 no.4
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• pp.148-157
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• 1997

In this paper, the flow around a V-shaped plate positioned against horizontal flow is numerically simulated by using finite volume method and experimentally visualized in two dimensional tank by dye injection method. The upwelling flow artificially induced by V-shaped plate mixes the stratified stagnant flow. It can be applied to mitigate the eutrophication and stratification of sea in the vicinity of offshore structures.