• 해양환경안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.795-801
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• 2019

층류 경계층 내 반구에 의해 유기되는 말굽와류를 흡입 제어했을 때 후류영역에서의 마찰저항 변화를 측정하였다. 이를 위해 회류수조에서 유동가시화를 실시하여 최적의 자유유속, 반구 크기 및 흡입제어 구멍 크기를 결정하였고, 반구 후류영역에 설치된 평판과 연결된 동력계로 표면 마찰저항 감소를 측정하는 실험을 수행하였다. 평판에 설치된 반구 전방에는 유입 유동에 의해 반구를 감싸는 말굽와류가 생성되며 그 주위 와도 방향에 의해 후류영역으로는 빠른 유속의 유동이 유입되어 머리핀 와류 생성을 촉진시킨다. 따라서 반구 전방에 생성되는 말굽와류 세기를 흡입 제어에 의해 약화시킴으로써 반구 좌우측으로 길게 형성된 유속방향 와류가 후류영역으로 공급하는 에너지는 감소하게 된다. 즉, 반구 전방의 말굽와류를 제어함으로써 후류영역으로부터 생성되는 헤어핀 와류 발생 주파수가 줄어 들게 된다. 염료 주입을 이용한 유동 가시화 영상을 해석한 결과로 머리핀 와류의 발생 빈도가 흡입제어에 의해 36.4 % 감소되었고, 후류영역에서 측정된 표면 마찰저항은 2.3 % 감소되는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.74.1-74.1
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• 2005

• 해양환경안전학회지
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• 제24권1호
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• pp.92-100
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• 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.

• 한국음향학회지
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• 제40권4호
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• pp.261-269
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• 2021

공동 유동과 이로 인한 소음에 관한 대부분의 기존 연구들은 효율성이라는 장점 때문에 비압축성 가정의 검증 없이 비압축성 Reynolds averaged Navier-Stokes 방정식에 기반한 수치 해석 방법을 사용하고 있다. 하지만 지금까지 비압축성 가정이 공동 유동과 소음의 예측에 미치는 영향에 대한 연구가 전무한 실정이다. 본 연구에서는 날개 끝 와류공동 유동과 소음에 대한 유체의 압축성 영향을 고찰하기 위하여 날개 끝 와류 공동을 대상으로 비압축성 기반의 해석과 압축성 기반의 해석을 모두 수행하고, Ffowcs Williams and Hawkings(FW-H) 음향상사법을 적용하여 공동 소음을 예측하고 비교하였다. 상류 방향의 유동 영향을 고려하기 위하여, 스큐각이 17°인 수중 추진기를 장착한 DARPA Suboff 잠수함 몸체를 고려하였다. 해석 영역은 실험결과와의 비교를 위하여 선박해양플랜트연구소에서 보유하고 있는 대형 캐비테이션 터널의 시험부와 동일하게 설정하였다. 날개 끝 와류 공동을 정확하게 예측하기 위하여 고정확도의 비정상 상태 지연박리와류모사 해석방법을 적응형 격자 기법과 연계하여 사용하였다. 압축성 유동 해석기법을 이용하여 예측한 음향 스펙트럼이 실험결과와 더 일치하는 결과를 확인하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.638-642
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• 2016

현재 양력발생의 원리는 긴 경로 이론과 동시 통과 이론 등으로 알려져 있으며, 이 이론들은 간단히 설명하려는 목적으로 인해 양력발생의 원리가 와전되어왔다. 본 연구에서는 여러 양력발생의 원리 중 Kutta-Joukowski의 이론을 이용하여 순환을 통한 양력발생의 관계에 대해 연구를 수행하였다. 해석 모델은 대칭형 에어포일인 NACA0012를 이용하였다. 해석 프로그램으로는 EDISON을 이용하였으며 시간에 따른 와도를 확인하기 위해 비정상상태 해석을 진행하였다. 그 결과 유동이 시간의 경과에 따라 에어포일 뒷전으로 밀려나면서 Kutta-Joukowski의 이론에 중요한 논점인 출발 와류가 생성됨을 확인할 수 있었다. 이로 인해 순환이 형성되어 양력이 발생함을 추측할 수 있다. 추가적으로 받음각과 출발 와류 사이의 영향성을 연구하였다. 받음각이 커짐에 따라 출발 와류가 에어포일 뒷전에서 더 크게 발생하였고, 받음각이 낮아질수록 출발 와류의 진행이 가속화됨을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권5호
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• pp.405-412
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• 2012

높은 효율의 풍력터빈 블레이드을 위해 와류 셀이 장착된 에어포일의 정지상태 및 동실 속 상태에서의 유동제어 특성을 수치적으로 연구하였다. 수치기법은 Roe의 flux-difference-splitting을 사용한 격자점 중심 유한체적법과 이중시간 전진 기법을 사용하는 내재적 시간적분법을 사용하였다. 계산결과 와류 셀을 장착한 경우 셀 내부의 부압으로 인해 양항비증가를 얻을 수 있음을 확인하였다. 동실속의 경우 셀 내부의 와류에 의해 hysterisis 현상을 상당히 감소시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권4호
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• pp.336-343
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• 2009

터빈 익렬 내의 2차유동손실은 터빈 익렬에서 발생하는 전체 공기역학적 손실의 30~50% 차지한다. 따라서 터빈 효율 향상에 있어 개선해야 될 중요한 부분으로 인식되고 있다. 또한, 과거부터 2차유동에 의한 손실을 줄이기 위한 많은 연구들이 수행되어졌다. 본 논문에서는 2차유동손실을 일으키는 요인 중의 하나인 말굽와류의 강도를 감쇄시키기 위해 일반적인 날개 앞전에 판을 설치하였으며, 판의 설치 높이 및 길이 등의 형상변수에 따라 발생된 말굽와류의 특성에 대해 연구하였다. 연구를 위해 $FLUENT^{TM}$를 이용하였다. 그리고 기준 모델의 경우보다 전압력 손실 계수가 약 4.0% 향상되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제13권2호
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• pp.26-34
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• 2009

터빈 익렬 내에서 발생하는 2차유동손실은 터빈 동익 또는 정익렬에서 전체 공기역학적 손실의 30~50%차지하며, 터빈 효율 향상에 있어 개선해야 될 중요한 부분으로 인식되고 있으며, 과거부터 2차유동에 의한 손실을 줄이기 위한 많은 연구들이 수행되었다. 본 논문에서는 2차유동손실을 일으키는 요인 중의 하나인 말굽와류의 강도를 감쇄시키기 위해 일반적인 날개 앞전에 모서리 홈을 설치하였으며, 설치 홈의 높이 및 깊이 등의 형상 변수를 변화시켜가면서 말굽와류의 발생 영역 및 강도의 감쇄 특성 및 구조에 대해 상용코드인 $FLUENT^{TM}$를 이용하여 수치해석적인 방법으로 연구하였다. 그리고 최상의 경우, 기준 모델의 경우보다 전압력 손실이 약 1.55% 감소함을 발견하였다.

• 한국음향학회지
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• 제41권6호
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• pp.698-704
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• 2022

본 논문에서는 노즐 내부 유동의 소음원으로부터 발생되어 방사되는 공력 소음을 정량적으로 분석하였으며, 이를 외부 방사소음 결과와 비교하였다. 세가지 종류의 노즐 형상에 대해 내부 및 외부 유동을 정확히 예측하기 위해 고해상도 수치해석 기법인 비정상 압축성 대와류모사(Large Eddy Simulation, LES) 기법을 사용하였다. 와류소음원(Vortex Sound Source)을 통해 유동소음원을 확인하였으며, 이를 통해 노즐 내부 형상에서 주요 유동소음원의 분포를 확인하였다. 노즐 내부 유동의 와류소음원 레벨과 외부 방사 소음의 예측결과 및 측정결과와 비교하였으며, 이를 통해 정량적 분석을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권12호
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• pp.1173-1183
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• 2009

스마트 무인기 익형 주위의 유동 구조를 파악하고 이를 바탕으로 synthetic jet을 이용하여 정지 비행 모드에서의 수익하중 감소 여부를 파악하였다. 스마트 무인기의 실제 비행 모드에 대하여 유동 구조를 분석하여 앞전 및 뒷전에서 발생하는 와류에 의해서 수익 하중이 크게 증가함을 밝혔다. 이에 앞전과 뒷전에서 발생하는 유동의 박리를 제어하기 위하여 0.01c, $0.3c_{flap}$, $0.95c_{flap}$ 위치에 jet을 위치시켰다. 또한 무차원 주파수(F+)의 변화에 따른 유동 구조 변화와 항력 감소율을 알아보았다. 그 결과, 와류의 유동 구조를 변화시켜 앞전과 뒷전에서 발생하는 거대한 와류의 박리 주기를 짧게 하고 와류의 크기를 감소시켜 정지 비행 모드에서 수익 하중을 효과적으로 감소시킬 수 있었다.