• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.256-256
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• 2022

레이놀즈 분해법은 유속을 비롯한 변수를 평균 성분과 변동 성분으로 분해하는 분석 방법으로, 난류 분석의 기본이 되는 방법이다. 그러나 유체 내에 장애물이 존재할 경우, 흐름에 큰 와류가 존재하여 난류 변동 성분과 구분되는 고유 구조가 형성되는데, 이러한 경우에 레이놀즈 분해법을 적용하면 고유 구조의 변동 성분이 난류로 처리되어 난류 강도가 과다하게 책정될 수 있다는 한계점이 있다. 이에 대한 대안으로 제안된 것이, 변수를 평균 성분, 파동 성분, 변동 성분으로 분해하는 삼중 분해법이다. 삼중 분해법은 흐름 내의 고유 구조를 추출하는 것을 가능하게 하여 다양한 연구에서 사용되어왔다. 삼중 분해법을 구현하기 위해 이용되는 방법론 중 하나로, 공분산 행렬을 이용하여 유속장을 분해하는 방법인 적합 직교 분해법이 많이 사용된다. 본 연구에서는 원기둥 후류에 적합 직교 분해법을 사용하여 삼중 분해법을 시행하고, 후류의 흐름 구조를 분석하는 것을 목표로 하였다. 영상 유속계를 사용하여 실험을 통해 원기둥 후류의 수평 유속장을 측정하였고, 측정 자료에 적합 직교 분해법을 적용한 결과, 첫 두 모드에서 큰 규모의 와류가 파동 형태로 전파되는 것이 관찰되어 고유 구조의 존재를 확인할 수 있었다. 해당 성분을 삼중 분해법의 파동 성분으로 상정하였고, 푸리에 분석을 적용한 결과에서도 원기둥 후류의 고유 진동수가 뚜렷하게 나타나는 것을 확인하였다. 또한, 원기둥 후류의 에너지 전달 구조를 확인하기 위하여 에너지 방정식에 삼중 분해법을 적용하여 식을 유도하고, 실험 자료로부터 각 항을 계산하여 비교해보았다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권11호
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• pp.891-896
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• 2015

본 연구는 탄성지지된 단독원기둥의 후류에 관한 실험적연구이다. 본 실험은 $1.4{\times}10^4{\leq}Re{\leq}3.2{\times}10^4$의 레이놀즈수 범위에서 이루어졌으며, 원기둥 후류의 위치별 유속을 측정하여 후류에서 발생되는 와류의 생성에서 소멸까지의 과정 및 와류의 이동 궤적을 조사한 연구이다. 아울러 강제진동실험장치를 이용한 가시화실험을 통하여 풍동실험에서의 결과를 증명하였다. 그 결과 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 흐르는 유체에 존재하는 원기둥의 후류에 생성되는 와류의 생성${\rightarrow}$성장${\rightarrow}$소멸 과정을 확인 할 수 있었다. 2) 와류의 퍼짐각도는 $16^{\circ}{\sim}17^{\circ}$가량으로 주류속의 변화와 유력진동의 유무에 상관없이 일정하다. 3) 후류에서 변동 유속의 스펙트럼 분석을 통해 와류의 중심이 이동하는 궤적을 유추할 수 있었고, 가시화 실험을 통해 그것을 확신할 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.211-217
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• 2014

본 연구는 서로 다른 두 개의 직경을 가지는 원기둥으로부터 나오는 두 개의 와류방출주파수간의 비선형간섭에 관한 것이다. 두 개의 서로 다른 주파수는 두 개의 직경을 가지는 원기둥에 의해 인위적으로 만들어졌고, 원기둥 후류의 속도 변동은 3 차원으로 측정되었다. 그리고 원기둥 표면에는 압력공이 설치되어 원기둥 표면의 압력도 측정하였다. 이 압력 신호를 기준 신호로 사용하였다. TSC 해석을 병행하여 두 주파수간의 비선형간섭의 세기를 조사하였다. 그 결과, 다음과 사실을 알았다. i)원기둥 후류의 주파수 분포, ii)위상집합평균법에 의한 원기둥 후류의 3 차원적인 흐름 상태, iii)두 개의 직경을 가지는 원기둥에서 나오는 두 개의 주파수간의 비선형간섭과 저주파의 종와류과의 관계.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권10호
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• pp.859-864
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• 2014

본 연구는 상류 쪽에 설치된 물체의 직경 변화에 따른 후류에 존재하는 하류 쪽 물체의 영향에 대해 조사한 실험적 연구이다. 풍동의 측정부에서 상류 쪽에는 알파벳 V자 형태의 물체를 삽입하고, 하류 쪽에는 로드셀을 장착한 원기둥을 설치하여 상류 쪽 물체의 직경 변화에 따라 후류의 유속분포가 어떻게 변화하는지를 조사하였다. 그리고 후류에 존재하는 원기둥의 위치를 변화시키면서 원기둥의 변동양력과 카르만 와류 방출 주파수를 조사하므로서 다음과 같은 결론을 얻었다. i) 후류의 유속은 주유속보다 작다. ii) 상류 쪽 물체의 직경이 하류 쪽 물체의 직경보다 클 때 록크-인 현상이 일어난다. iii) 후류에 있는 원기둥의 변동양력이 최대가 되는 위치는 상류 쪽 물체의 직경의 변화에 따라 위치도 함께 변해야 한다.