• 한국항공우주학회지
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• 제38권1호
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• pp.64-72
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• 2010

하이브리드 로켓 모터 내부에서는 산화제에 의한 주유동과 연료의 기화로 발생된 분출 유동이 상호작용을 하기 때문에 매우 강한 전단층이 발생되며 이에 기인한 시간특성이 나타나게 된다. 이 시간특성이 난류 유동장에 부과되면서 매우 복잡한 유동간섭 현상이 발생되게 되는데, 이와 같은 간섭현상이 외부교란에 대해 어떻게 반응하는지를 살펴보는 것은 안정적인 연소과정을 위해서 매우 중요하다. 이를 연구하기 위하여 연소반응을 제외하고, 산화제의 난류 유동과 연료 벽면에서의 분출 유동을 모사한 채널 유동에 대한 LES 해석을 수행하였으며, momentum forcing기법을 사용하여 특정주파수를 부과하는 집중교란(concentrated forcing)과 백색소음과 같은 넓은 범위의 주파수 특성을 부과하는 분산교란(distributed forcing)에 대한 유동의 반응을 살펴보았다. 두 경우 모두 모터의 하류에서 외부교란의 특성시간을 유지하였으나 비약적인 유동의 공진현상으로 연결되지는 않는다는 것을 확인하였다. 이는 외부교란의 특성은 시스템의 고유진동수 및 Kelvin-Helmholtz 불안정성에 기인한 특성 진동수와 함께 고려되어야 한다는 것을 의미한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.17-17
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• 1998

연소반응을 가지는 후류(wake)는 가스터빈 연소실의 flame holder 등에서 발생한다. 후류유동의 안정성 혹은 불안정성은 이러한 유동에 있어서 많은 영향을 끼치므로 상당히 중요하다. 본 연구는 위와 같이 연소 반응에 의한 밀도구배를 가지는 후류유동에 대하여 불안정성 해석을 수행하였다. 교란에 대한 지배방정식은 Navier-Stokes 방정식에서 점성항을 제외한 Euler 방정식을 고려하였다. 충류유동의 압력은 일정하다고 가정하였다. 교란 방정식을 유도하기 위하여 충류 유동이 평행하여 유동 방향에 수직한 방향의 구배만이 존재한다고 가정하였다. 모든 변수들은 충류 유동의 값과 움직이는 파장의 형태를 가지는 작은 교란의 합으로 생각하여 압력에 대한 교란방정식을 구하며, shooting법과 Newton-Raphson법에 근거를 두는 반복법을 사용하여 풀었다. 불안정성 해석을 수행하는 기본 유동의 속도장 및 온도장은 불안정성 해석을 수행하는 기본 유동의 속도장 및 온도장은 비압축성의 경우 우선 Gaussian Profile 가정함과 동시에 연소반응을 포함하는 유동장을 보다 정확히 구하기 위하여 Navier-Stokes 방정식으로부터 구한 결과를 사용하였다. 연소반응을 포함하는 유동장을 구할 때에는 해석상 편의를 위해 예혼합물질은 이상기체로, 화학반응은 1단계의 비가역반응으로 가정하였으며, 반응열로 인한 부력의 효과는 무시하였다. 위와 같은 유동장을 가지고 불안정성 해석을 수행한 결과 후류유동은 두 개의 변곡점을 가지며 sinuous 모드와 varicose모드의 두 개의 불안정성 모드가 있음을 보였다. 밀도 변화가 있는 경우나 밀도 변화가 없는 경우 모두 sinuous 모드의 가장 불안정한 모드가 varicose 모드의 가장 불안정한 모드보다 더 불안정함을 보여주어 후류 유동은 자유 유동에 가까운 위상 속도를 가지는 sinuous 모드에 의해 지배될 것임을 예측할 수 있다. 연소반응이 완전연소에 가까울수록 그리고 압축성 효과가 클수록 유동내부의 온도가 증가하고 점성 또한 증가하여 후류유동은 안정됨을 알 수 있었다 유동변수들의 contour로부터 유동의 특성을 예측한 결과 baroclinic 항이 dilatational 항보다 상대적으로 크며, 중심선 상하에 생기는 vortex를 더욱 성장시킬 것으로 생각된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1290-1299
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• 1990

본 연구에서는 이러한 개념을 확장하여 직경이 26nm와 38nm인 두 개의 수평관 내 기액 2상유동에서 오리피스의 차압교란치의 확률밀도함수, 자기상관함수와 파워 스 펙트럼 밀도함수를 구하여 유동양식에 따른 이 들 통계치의 특성을 구명하였다. 본 연구에서 다룬 유동양식은 기포, 플러그, 슬러그, 성층, 파상, 환상, pseudo-slug 유 동이다. 이 결과 차압교란치의 통계적 해석을 통한 유동양식 판별법이 매우 유용하 다는 사실을 밝혔으며, 또 본 판별법을 관내 압력강하치의 통계적 해석을 통하여 유동 양식을 구분한 타 연구자들의 방법과 비교 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권4호
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• pp.1-7
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• 2003

습공기에 포함된 수증기가 상(Phase)변화를 일으킬 때 잠열이 발생하고 이 잠열은 익형 주위의 압축성 유동 상태량들을 변화시키므로, 이러한 열 증가가 유동에 끼치는 영향에 대하여 수치해석을 통하여 연구 수행하였다. 수치해석은 Rusak 과 Lee [1]가 최근에 연구 수행한 미교란 방법(small-disturbance approach)에 근거하여 이루어졌다. 고전적 핵 생성 모델과 작은 물방울 성장(droplet growth)모델을 이용한 이 방법에서는 비평형 균질 응축과정에서 일어나는 열 방출을 묘사한다. 응축에 의한 열전달, 압축성 유동의 운동에너지, 그리고 유동의 열적 상태량들 사이에서 일어나는 비선형 상호영향을 조사하고, 또한 주어진 문제를 지배가호 있는 상사 파라미터들을 제시하였다. 계산 결과들은 Euler 방정식을 사용하여 얻은 선행 수치계산들과 비교하여 잘 일치됨을 보였다. 상사법칙은 유동 동역학과 응축 상태량들이 상당히 비슷하게 거동하는 다양한 유동 형태들을 제안한다. 압축성 습공기 유동은 유체기계에 사용되는 익형들의 공력 성능을 증가시키는데 응용될 수 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제11회 학술강연회논문집
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• pp.7-7
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• 1998

액체 연료 분포의 균일성과 대칭성은 연소 효율을 높이고, 공해 물질을 줄이는데 있어서 필수적인 요소이기 때문에 분무 패턴을 정량적으로 해석하는 것은 매우 중요하다. 고전적으로 사용되고 있는 mechanical patternator는 ⅰ) 유동을 교란시키고, ⅱ) 공간 분해능이 떨어지며, ⅲ) 복잡한 재순환 유동이나 화학 반응이 있는 유동에서의 적용이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점들을 극복하기 위하여 레이저를 이용한 optical patternator에 대한 연구가 진행되고 있다. Optical patternator는 유동을 교란시키지 않으면서 고해상도의 분무 패턴 측정을 할 수 있다. 형광 신호는 물질의 체적에 비례한다. 따라서, 레이저 평면광을 분무에 조사시켜 주어서 유도되는 형광 신호를 이용하는 평면액체 레이저 유도 형광법(PLLIF : Planar Liquid Laser Induced Fluorescence)은 분무패턴을 알아보는 매우 유용한 방법이다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2006년도 춘계학술대회논문집
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• pp.392-395
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• 2006

The configuration of coaxial co-rotating contained in shroud provides a useful model for investigating the characteristics of flow in the HDD. Reynolds number is defined as $Re_R={\Omega}{R_o}^2/{\upsilon},\;Re_H={\Omega}R_oH/{\upsilon}$ in present study. An experimental investigation was performed for turbulence profiles and PSD distribution and vortices frequency behavior for various range of $Re_R=2.43{\times}10^4{\sim}3.61{\times}10^5$. A laser Doppler anemometry (LDA) is used to obtain the velocity field of unobstructed co-rotating disks flow. Airflow pattern visualization between inner and outer region was compared with turbulence profiles measured from LDA. Outer detached shear layer and dead-zone without oscillating velocity fluctuation to circumferential mean were quantitively traced.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권3호
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• pp.27-36
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• 2002

AUSM계열 수치기법의 수치적 불안정성에 대한 원인과 해결방안에 대한 연구를 수행하였다. Euler 유동에서 수치적 불안정성은 제어면에 수직한 방향의 유동속도가 영인 영역에서 발생하며 이 영역에서 Eule r 방정식은 근본적으로 부정해를 가지게 되어 무수히 많은 해를 가지게 된다. 지배방정식 자체로는 유일해를 찾는 것이 불가능하고 주위의 유동조건이나 외부교란에 의해 유일해를 결정하게 된다. 이러한 특징은 충격파 영역에서 교란이 존재할 경우 초기 상태에 대한 정보를 상실하게 되어 충격파 불안정성을 유발하게 된다. slip유동을 정확히 계산할 수 있는, 즉 유일해를 결정할 수 없는, 수치기법은 충격파 불안정성을 근본적으로 제거할 수 없다.

• 터널과지하공간
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• 제12권4호
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• pp.277-283
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• 2002

본 연구는 안쪽축이 회전하고 바깥쪽 실린더는 정지해있는 반경비가0.52이고 30$^{\circ}$ 경사진 동심 환형관내의 헬리컬 유동 특성에 관한 것이다. 비뉴튼 유체인 UC 수용액과 벤토나이트 수용액을 사용하여 안쪽축이 0~400pm으로 회전할 때 축방향 유동을 완전히 발달시킨 후 축방향 압력손실값을 측정하였다. 또한, 헬리컬 유동의 가시화는 불안정한 파를 관찰하기 위해 수행되었다. 현재 연구 결과는 표면마찰계수에 대해 로스비순(Ro)와 레이놀즈수(Re)의 관계를 나타내었다. 또한, 그 결과들은 유동 불안정성 메카니즘의 존재를 보인다. 축회전수가 증가함에 따라 압력손실이 증가하지만, 그 증가폭은 천이 및 난류영역에서는 레이놀즈수가 증가할수록 감소하며, 회전의 영향으로 유동교란이 증진되어 천이가 촉진된다. 또, 이런 유동교란의 증진은 표면마찰계수값의 증가와 함께 임계 레이놀즈수(Re$_{c}$)를 작게 만든다.

• 한국진공학회지
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• 제17권3호
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• pp.189-194
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• 2008

플라즈마 진단법 중 손쉽고 구동이 용이한 장점으로 인해 범용 플라즈마 진단 장치로 사용되는 랑뮤어 (Langmuir) 탐침법은 탐침이 직접 플라즈마 내에 삽입됨으로써 플라즈마를 간섭하기 때문에 플라즈마 고유의 특성을 변형시키는 약점이 있다. 본 연구에서는 대기압 아르곤 자유 연소 아크 (free-burning arc)에 삽입된 랑뮤어 탐침에 의한 교란 영향을 고찰하기 위하여 탐침 유무에 따른 열플라즈마 상태를 수치계산 하였고, 온도장과 속도장이 왜곡된 정도를 비교 분석하였다. 열플라즈마를 모델링하기 위하여 열유동장과 전자기장에 관한 두 종류의 지배방정식을 상용 CFD 프로그램과 자체 제작한 서브루틴을 이용하여 연계 계산하였다. 삽입된 탐침에 의해 열플라즈마 온도장은 탐침의 앞뒤에서 모두 플라즈마 축의 수직 방향으로 큰 변화를 나타내는 열적 교란이 발생되었다. 속도장에서는 탐침 선단의 정체 영역과 후단 후류 영역에서 유동 교란이 발생되었으며, 삽입 된 탐침의 영향이 국부적인 것이 아닌 플라즈마 유동장 대부분 영역에 영향을 미침을 확인할 수 있었다. 따라서 탐침법의 신뢰성을 높이기 위해서는 탐침 삽입에 의한 플라즈마의 열유체역학적 교란을 고려해야 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.31-37
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• 2011

대형 고체로켓에 존재하는 그레인간 인히비터로 인해 발생하는 유동과 압력의 교란 현상을 조사하기 위해 Large Eddy Simulation과 Proper Orthogonal Decomposition(POD) 기법을 적용하였다. 해석 결과는 실험 결과와 유사하며 정량적 및 정성적 분석을 수행하였다. 인히비터에서 발생하는 와류(vortex)는 노즐헤드와 충돌하여 발생하는 음향가진(acoustic source)에 영향을 받아 주기적으로 발생하는 것을 확인하였다. 또한 3차원 해석 결과 와류가 노즐헤드에 충돌하는 과정에서 유동이 불균형한 형상으로 분해되면서 노즐 출구 유동이 회전하여 롤 토크를 유발함을 확인 하였다.