• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.88-88
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• 2019

컴퓨터 성능향상과 수치해석기법의 발달로 인해 Navier-Stokes 방정식에 기초한 수치모델을 활용한 3차원 유동/파동장 해석이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 아직까지 Navier-Stokes 방정식 모델의 계산부하를 PC에서 소화하기에는 무리가 따른다. 게다가 실험실 스케일을 벗어나, 실제 현장을 계산영역으로 설정할 경우에는 계산량이 엄청나게 증가하게 된다. 이것을 극복하기 위해서는 반듯이 병렬계산을 수행하여야 한다. 본 연구에서는 계산부하가 큰 Navier-Stokes 방정식 기반의 3차원 수치모델 LES-WASS-3D를 활용한 대용량 병렬계산체계를 구축한다. 나아가 3차원 정밀 또는 광역의 유동/파동장 해석에 있어서 병렬계산체계의 성능과 적용성을 검토한다. 현재 보급되고 있는 PC들은 모두 멀티프로세서가 장착됨으로 손쉽게 병렬계산을 수행할 수 있다. 그러나 정밀 또는 광역해석을 위해서는 대용량 병렬계산 컴퓨터가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 보조프로세서를 장착한 공유메모리 환경의 고성능 병렬계산체계를 구축한다. 나아가 포트란 기반의 순차코드로 구축된 기존 3차원 Navier-Stokes 방정식 모델 LES-WASS- 3D를 병렬코드로 변환한다. 병렬계산 성능 및 적용성을 검토하기 위한 수치해석을 수행한다. 이상의 과정을 통해 본 연구에서 구축한 병렬계산체계의 성능 및 적용성을 확인할 수 있었다. 그리고 3차원 유동/파동장 해석에 있어서 정확도 향상뿐 아니라, 계산영역을 확장할 수 있는 계기가 마련되었다. 또한 유동/파동 해석보다 많은 계산시간이 필요한 지형변동 해석에도 충분히 적용될 수 있다고 판단된다.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.38 no.3
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• pp.1-13
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• 2001

RANS solver has been developed to solve the flows past a ship with a drift angle. The solver employs a finite volume method for the spatial discretization and Euler implicit method for the time integration. Turbulent flows are simulated by Spalart-Allmaras one-equation model. Developed solver is applied to analyze the hydrodynamic forces and flows of two tankers with a same forebody but different afterbodies. The computed flows and hydrodynamic forces are compared with the measured flows and captive model test data. The computed results show good agreements with experimental data and show clearly the effects of stern hull form on the hydrodynamic forces and the flows.

• Journal of Energy Engineering
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• v.15 no.1 s.45
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• pp.1-7
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• 2006

The multi-dimensional two-phase flow models were developed for analyze the multi-dimensional behaviors or nuclear systems. To verify the simple turbulence model, The single phase mixing problem in a rectangular slab was calculated and compared with the commercial CFD code results. That result shows a good agreement with the CFD result. And the RPI Air-water experiments were simulated to assess the two-phase turbulence model in the multi-dimensional component. The first calculated distribution or void-fraction is highly dispersed and diffusive. It was revealed that the main reason is undesirable stratification force in a horizontal stratified flow regimes. Therefore the horizontally stratified flow regime is deleted because the stratified flow regime is not expected in multi-dimensional flow. With the modification of the flow regime, the predicted flow patterns and void fraction profiles are in good agreement with the measured data.

• Journal of the KSME
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• v.34 no.9
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• pp.688-697
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• 1994

유체유동이나 열전달 그리고 물질전달 (물질의 혼합 및 확산) 또는 이들 현상이 복합적으로 나 타나는 각종 기계의 설계와 성능 해석을 하기 위해서는 그 현상을 지배하는 편미분 방정식들의 해를 수치적으로 구해야 한다. 유동 상태가 충류 유동인 경우는 지배 방정식의 수가 알고자 하는 미지변수 즉 속도, 압력, 온도, 농도 등의 개수와 같고 또한 이들 변수들의 변동이 그리 심하지 않기 때문에 적절한 수치 해법을 사용하면 그 해를 구할 수 있다. 그러나 난류유동의 경우에는 변수들이 시간상으로 또한 공간적으로 대단히 심하게 변동(fluctuation)하기 때문에 공 학적으로 우리가 원하는 정보들, 즉, 표면 마찰저항이나 양력, 얼전달 계수, 물질 확산계수 등을 현재 수준의 전자계산기로 계산하는 데는 계산시간이 엄청나게 소요될 뿐만 아니라 변수 저장 메모리도 과도하게 차지하기 때문에 실제적인 계산 방법이 되지 못하고 있다. 이러한 이유로 변수들의 순간 변화 상태를 나타내는 지배 방정식들을 해석하는 대신에 이들 지배 방정식의 시 간평균을 취하여 유도한 난류 방정식들을 사용하게 된다. 그러나 이 시간 평균 과정에서 파생 되는 또 다른 미지의 난류 변수들 때문에 난류 지배 방정식에 있어서는 그 지배 방정식의 개수 보다 미지 변수의 개수가 많아져서 난류 지배 방정식을 풀기 위해서는 시간평균 과정에서 나타난 난류 변수들을 원래 있던 미지 변수들의 함수나 방정식의 형태로 가정할 필요가 있게 되는데 이 가정되는 함수 관계들을 난류 계산 모형이라고 한다. 난류 계산 모형은 물리적인 통찰과 직관에 의해서 실용적인 형태로 가정되기도 하지만 최근에는 논리적으로 엄격한 모형 원칙에 따른 수 학적인 방법으로 유도되고 있는데 이 글에서는 일반 독자들이 쉽게 이해할 수 있도록 마하수가 낮은 2차원 비압축성 난류 유동을 예로 들어 x-y 직교 좌표계에서 표현되는 난류 계산 모형들을 소개하고 앞으로듸 발전 방향을 개관하며 현재의 응용 사례들을 예로 들어 모형의 성능을 비교 하여 보기로 한다.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.1 no.1
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• pp.35-46
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• 1996

원심형 임펠러 내부 유로등 큰 곡률을 수반하는 터보기계 요소의 유동해석을 위한 계산코드를 개발하였다. 이 코드에서는 곡선좌표계에 유도된 3차원 비압축성 Navier-Stokes의 운동 방정식을 SMAC 음해법으로 푼다. 이 코드를 이용하여 유로의 단면이 정사각형이고 90도로 굽은 덕트내부의 층류 입구유동을 해석하고, 굽은 관 특유의 유동현상을 수치모사하였다 또한 곡관부 입구에서 충분히 발달한 유동, 또는 발달중인 유동이 유입될 경우에 이것이 곡관부 내부의 유동에 미치는 영향을 상·하류의 계산영역이 서로 다를 몇몇 유동장에 대하여 조사하고, 본 계산에서 얻어진 결과와 실형결과와의 비교로 본 3차원 유동해석 코드의 유효성을 검토 하였다.

• The Korean Journal of Rheology
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• v.6 no.1
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• pp.60-65
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• 1994

덕트유동에서 재료입자의 변형은 그 입자의 초기위치와 방향에 의존한다. 이러한 변 형과정을 이해하기 위하여 변형구배텐서를 덕트 전단면에 걸쳐 초기위치와 시간의 함수로 계산할수 있어야한다. 따라서 본 논문은 입자궤적 궤도에 접하는 직교좌표계를 선택하여 3 차원 덕트유동에서의 변형구배텐서를 덕트 전단면에 걸처 초기위치와 시간의 함수로 계산할 수 있어야한다. 따라서 본 논문은 입자궤적 궤도에 접하는 직교좌표계를 선택하여 3차원 덕 트 유동에서의 변형구배텐서를 효과적으로 계산할수 있는 간단한 방법을 제안한다. 이러한 특수 좌표계로부터 구해진 변형구배텐서가 덕트유동에서의 변형척도를 이해하는데에 매우 중요함을 알수 있었다.

• Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.26 no.3
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• pp.41-50
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• 1989

A basic formulation of the panel method, which is based on the potential field formulation, is reviewed for the case of two-dimensional hydrofoil problems. Numerical procedures to improve the computational efficiency of the panel method are suggested. By investigating local behavior of the flow around the trailing edge, a wedge type Kutta condition is formulated. By subdividing the trailing edge panels, where dipole strengths of the subdivided panels follow the local behavior of the potential values of the flow outside a wedge, the circulation around a hydrofoil is calculated accurately with a relatively small number of panels. The subdividing technique to improve the accuracy of the numerical Kutta condition is proved to be efficient. A local behavior of the flow around the leading edge is also investigated. By matching the flow around the leading edge with that around a parabola, a very accurate velocity distribution is obtained with relatively small number of panels. An accurate prediction of the stagnation point and the pressure distribution near the leading edge may contribute to improve the accuracy of cavity predictions and boundary layer calculations around hydrofoils.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.10 no.4
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• pp.11-18
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• 2006

Compound flow by confluence of two parallel flows through a convergent channel and its choking phenomenon are calculated by one-dimensional isentropic model and completely mixing model. Optical observations and pressure measurements for subsonic/subsonic compound flows are carried out and compared with the results of one-dimensional calculations. As a result, it is found that inlet conditions of one flow influence the behavior of the other flow as well as the choking condition and present experimental data agree well with the results of one-dimensional calculations.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.8 no.3
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• pp.116-121
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• 2005

In the present paper, a new calculation algorithm far solving large scale environmental or geophysical flows with free surface is proposed where the non-hydrostatic pressure component is taken into consideration. Predictor-corrector fractional step approach with explicit, forward time marching scheme in the sigma coordinate system is employed. In order to validate the present calculation algorithm and to estimate the effects of non-hydrostatic pressure on resultant flow and free surface movements, example calculations are carried out for typical steady and unsteady flow problems. Present method can be applied to the meso-scale free surface flows with complex bottom topography where MAC-like 3-d hydrodynamic calculations are quite ineffective and uneconomic.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2002.04a
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• pp.59-59
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• 2002

램제트 추진기관은 압축과정을 별도의 부품 없이 형상에 의해서 감속하여 연소 압력비를 얻는다. 따라서 구동 마하수와 형상에 의해 흡입과정의 압축 효율이 결정된다. 설계점은 충분한 유량을 확보 할 수 있는 유량과 충격파 각을 조절하여 전압력 손실을 줄이도록 고려되어야 한다. 또한 연소가 일어나면 연소실 압력이 배압으로 작용하고 비행시에 받음각은 변하므로 이에 따른 성능 분석도 고려 되어야 할 사항이다. 본 연구는 국내에서 실험한 형상에 대해 수치계산을 수행하여 코드의 검증과 아울러 램제트 유동장의 수치적 시뮬레이션도 설계단계에서 하나의 도구로 이용할 수 있음을 보여준다. 실험에서는 배압 조건을 얻기 위해 유동 블록키지를 유로 내에 두어 상응하는 배압을 얻었지만 본 계산에서는 압력 경계조건을 직접 사용하였다. 유동이 비정상 특성을 가지므로 시간 정확도를 이차로 가지도록 이중시간 전진법을 사용하였다. 사용한 압력비는 충격파가 카울 끝에 닿는 임계상태에 가까운 12, 13, 14에 대해 계산을 수행하였고 부스터모드로 흡입구 끝이 막혀 있다가 램제트 모드로 바뀌어 연소실 압력이 위의 압력비라고 가정할 때의 비정상 천이 과정을 계산해 보았다. 본 계산은 흡입구 부분만을 떼어놓고 적절한 가정 하에 수행되었지만 연소실 내부도 비정상 특성을 가지므로 흡입구와 연소실을 동시에 같이 계산해야한다. 추후에 전체적인 계산을 진행하기 위한 전 단계로 흡입구 계산만을 수행하여 실험과 잘 일치하는 계산 결과를 얻었고 전체 계산을 위한 연구는 진행 중에 있다.