• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.10 no.3
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• pp.44-49
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• 1996

후방계단(backward facting step) 주위의 난류 유동 특성을 수치 해석을 통해 파악하고자 하였다. 지배방정식은 2차 정도의 유한 차분 기법으로 이산화하였으며 비교차격자계를 사용하여 양해법으로 계산하였다. 난류 모형으로는 이층 모형(two-layer)을 사용하였고 압력 Poisson 방정식을 이용하여 압력과 속도를 연성 시켰다. Re=44,000인 경우에 대해 계산 결과로 부터 후방 계단 뒤의 속도 벡터, 유선, 압력 및 속도 분포, 재부착 길이(reattachment length)등의 실험치와 비교하였다. 본 계산에 사용한 수치 해석 기법은 박리등이 포함된 복잡한 난류 유동 현상을 잘 재현할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.1 no.1
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• pp.47-54
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• 1996

비유선형 물체 주위의 유동은 정체유동, 경계층 박리 및 재부착, 주기적 와열의 생성등의 복잡한 유동현상이 공존한다. 이와 같은 유동의 2-방정식 난류모델을 이용한 정확한 예측은 일반적으로 불가능 하다고 인식되어 왔으나, 본 연구에서는 기존의 비교적 단순한 난류모델을 활용한 정사각주 주위의 비정상 난류유동의 예측 가능성을 체계적으로 규명하였다. 적절한 난류모델의 선정과 더불어 시간 정확도, 공간 정확도 및 대류항 처리법 등이 해석의 결과에 미치는 영향을 살펴 보았다. 기존의 표준 κ-ε모델은 정체점 주위에서 난류생성항의 과도한 예측으로 말미암아 재부착 및 와열생성의 정확한 예측이 불가능 하였으나, RNG κ-ε 모델을 사용한 경우 이와 같은 현상을 제거 할 수 있었다. 그러나 이 경우에도 예측의 정확도가 시간 증분, 격자의 크기 및 대류항 처리법 등에 영향을 받았으며, 특별히 대류항 처리법에 따라 상당히 민감하게 변하는 것을 알 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.17 no.5
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• pp.1253-1261
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• 1993

Numerical analysis and measurements of the velocity and temperature distributions in buoyancy assisting laminar mixed convection flow over a vertically located, two-dimensional backward-facing step are reported. Laser-Doppler Velocimeter and Constant Temperature Anemometer operated in constant current were used to measure simultaneously the velocity and temperature distributions in the recirculation region downstream of the step. The reattachment length was measured by using flow visualization technique for different inlet velocities, wall temperatures and step heights. While the reattachment length $X_r$ increases as the inlet velocity or step height increase, it decreases as the buoyancy force increases, causing the size of the recirculation region to decrease. For the experimental range of $Gr_s$/$Re_{s}^{2}$$\times$$10^3$<17, a correlation equation for the reattachment length can be given by $X_{r}=1.05(2.13+0.021 Re_{s})exp$ $(-33.7_s^{-0.186}/Gr_{s}/Re_{s}^2).$ The Nusselt number is found to increase and the location of its maximum value moves closer to the step as the buoyancy force increases. The location of the maximum Nusselt number occurs downstream of the reattachment point, and distance between the reattachment point and the location of the maximum Nusselt mumber increases as the buoyancy force increases. Computational prediction agrees favorably well with measured results.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.6
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• pp.1269-1281
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• 1989

본 연구에서는 H를 고정하고 L을 변화시켜가며 내부의 유동구조가 어떻게 변하는가를 살펴보고, 특히 재부착이 일어나는 경우에는 급확대 부분만 존재하는 기존 실험결과와 비교분석하여 하류의 급축소부분이 전체 유동구조에 어떤 영향을 미치는가를 살펴보고자 한다. 실험에서 사용된 작동유체는 공기이며, 입구관 직경은 110mm, 급확대점과 급축소점사이의 연결부 직경은 220mm, 연결부의 길이는 L=300, 600 그리고 900mm의 3가지를 선택하였으며 기준속도는 입구관의 중심속도로 9.71 m/s이다. 입구직경(110mm)을 기준으로 한 Reynolds 수는 $R_{e}$=73,000 이고 입구관반경과 연결부반경의 차이인 계단높이(H=55mm)를 기준으로 하면 $R_{e=36}$ ,500이다. 연결부 의 급확대부분에서 입구관반경을 기준으로 한 반경확대비는 2이고 급축소부분의 반경 축소비는 1/2이다. 측정항목은 유동방향의 벽면압력분포, 유동방향의 평균속도분포 및 난류강도 등이며, L=900mm인 경우는 반경방향과 원주방향의 난류강도, Reynolds 전단응력도 측정되었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.25 no.1
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• pp.87-95
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• 2001

A numerical study was made of heat transfer in locally-forced turbulent separated and reattaching flow over a backward-facing step. The local forcing was given to the flow by means of sinusoidally oscillating jet from a separation line. A Rhee and Sung version of the unsteady $\kappa$-$\varepsilon$-f(sub)u model and the diffusivity tensor heat transfer model were employed. The Reynolds number was fixed at Re(sub)H=33,000 and the forcing frequency was varied in the range 0$\leq$fH/U(sub)$\infty$$\leq$2. The condition of constant heat flux was imposed at the bottom wall. The predicted results were compared and validated with the experimental data of Chun and Sung and Vogel and Eaton. The enhancement of heat transfer in turbulent separated and reattaching flow by local forcing was evaluated and analyzed.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.20 no.5
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• pp.601-608
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• 1999

동맥의 일부분의 팽창하는 동맥류는 높은 사망률을 야기하는 혈관계 질환이다. 동맥류의 발생 및 파열에는 동맥류 내부의 혈류의 유동에 의한 혈관벽 전단 응력 및 압력이 주용한 원인 중 하나로 의심되고 있다. 복부대동맥류 내부의 혈류 유동 특성을 밝히기 위해서 동맥류의 최대 확장부가 복부동맥의 1.5배, 2배인 유리 모델을 제작하였다. 정상류 상태에서 다양한 레이놀즈수에 대해서 속도 및 난동도를 입자영상속도계를 이용하여 측정하였다. 경계층 박리로 인한 재순환 부분이 끝나는 재부착점은 동맥류 최대 확장부 후부에서 발생하였으며, 이 위치는 레이놀즈수의 변화에 따라 바뀌었다. 축방향 속도의 난동은 최대 확장부 후부에서 크게 나타났으며, 이 위치에서 난동에 의한 부가적 응력이 크며 혈관벽 구조변화가 발생하리라 예측된다. 동맥류 내부의 압력분포는 수치해석에 의해 계산되었다. 동맥류 내부 압력은 크기가 증가함에 따라 커졌으며 압력은 동맥류 최대 확장부 후부에서 발생하는 재부착점에서 최대값을 나타내었다. 동맥류 최대확장부 후부는 압력이 최대값을 가지며, 전단력의 변화 및 난동이 큰 지역이므로 동맥류의 파열이 발생하기 쉬운 지역으로 예측된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.20 no.8
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• pp.2593-2600
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• 1996

A modified k-$\varepsilon$ turbulence model having a generality is proposed in the present study, in which the constant $C_{\varepsilon2}$in the $\varepsilon$-equation is simply changed as a functional form of a new parameter both satisfying the tensor invariant condition and representing the extra straining effect on complex shear flows. With this model turbulent shear flows over two-dimensional obstacles placed in a channel are numerically studied for different blockage ratios and aspect ratios. Comparing with the available experimental data, the predicted results with the present model provide definite improvements over the standard model's results and work fairly well with the experimental data on the size of the recirculation zone, as well as mean velocity, wall static pressure, turbulent kinetic energy and Reynolds stresses.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.8
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• pp.521-529
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• 2017

Three-dimensional flow characteristics within a high-acceleration first-stage turbine vane passage has been investigated in a newly-built vane cascade for propulsion. The result shows that there is a strong favorable pressure gradient on the vane pressure surface. On its suction surface, however, there exists not only a much stronger favorable pressure gradient than that on the pressure surface upstream of the mid-chord but also a subsequent adverse pressure gradient downstream of it. By employing two different oil-film methods with upstream coating and full-coverage coating, a four-vortex model horseshoe vortex system can be identified ahead of each leading edge in the cascade, and the separation line of inlet boundary layer flow as well as the separation line of re-attached flow is provided as well. In addition, basic flow data such as secondary flow, aerodynamic loss, and flow turning angle downstream of the cascade are obtained.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.4
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• pp.775-786
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• 1992

Studies are made of the turbulent separation bubble in a two-dimensional semi-infinite blunt plate aligned to a uniform free stream when the oncoming free stream contains a pulsating component. The discrete-vortex method is applied to simulate this flow situations because this approach is effective to represent the unsteady motions of turbulent shear layer and the effect of viscosity near the solid surface. The two key external paramenters in the free stream, i.e., the amplitude of pulsation, A, and the frequency parameter St[=fH/ $U_{1}$], are dealt with in the present numerical computations, A particular frequency gives a minimum reattachment which is related to the drag reduction and the most effective frequency is dependent on the most amplified shedding frequency. The turbulent flow structure is scrutinized. A comparison between the unperturbed flow and the perturbed at the particular frequency of the minimum reattachment length of the separation bubble suggests that the large-scale structure is associated with the shedding frequency and the flow instabilities.

• Proceedings of KOSOMES biannual meeting
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• 2005.11a
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• pp.153-158
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• 2005

The turbulent shear flaw around a surface-mounted vertical wall was investigated using the two-frame PIV(CACTUS 3.1) system. From this study, it is revealed that at least 500 instantaneous velocity field data are required for ensemble average to get reliable turbulence statistics, but only 200 field data are sufficient for the time-averaged mean velocity information The flow has an unsteady recirculation region post vertical wall with bottom gap, followed by a slow relaxation to the fiat-plate boundary layer flow. The time-averaged reattachment length estimated from the streamline distribution is about x/H=3H. The large eddy structure in the separated shear layer seems to have signification influence on the development of the separated shear layer and the reattachment process.