• 한국항해항만학회지
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• 제38권6호
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• pp.585-591
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• 2014

본 논문의 주 목적은 프루드 수가 0.5 이상인 중형 경비정의 속도성능을 모형시험 이전에 CFD 결과를 바탕으로 기존의 모형시험자료를 활용하였다. 모형시험 이전에 CFD를 이용하여 선속 별로 추정된 제동마력이 주어진 엔진마력을 만족하는지를 평가 하였다. 대상선박은 선미가 서로 다른 두 가지 선형을 선정하였다. 점성 유동장 계산은 상용 CFD 코드인 STAR-CCM+를 사용하였으며, 자유수면과 자세 변화(동적 트림)를 모두 고려하였다. 알몸 선체의 저항 값은 CFD를 이용하여 추정되었다. 점성 유동 해석을 통해 두 가지 선형의 자유수면 파형, 압력분포, 한계유선 그리고 프로펠러 면에서의 속도분포를 비교하였다. 점성 유동 해석 결과를 바탕으로 두 가지 선형에 대한 유효마력 즉, 저항성능을 평가하였다. 부가물 부착에 따른 저항 증가량과 준추진효율 계수(ETAD, ${\eta}_D$)는 모형시험 자료를 활용하였다. 중형 경비정과 같은 고속선박에 관한 속도성능 추정법이 CFD와 기존 시험자료를 이용하여 개발되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권6호
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• pp.42-49
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• 2007

본 연구에서는 마이크로 추진장치의 개발을 위한 기초연구로 마이크로 노즐의 유동 특성을 분석하였다. 냉가스 추진원리를 이용하였으며, 추진 장치의 노즐 목 직경이 1.0, 0.5, 0.25 mm 인 마이크로 노즐을 방전가공을 이용하여 제작하였다. 판스프링과 스트레인 게이지를 이용한 추력측정장치를 이용하여 추력을 측정하였으며, 대기압 환경과 진공환경에서 마이크로 노즐의 유동특성을 분석하였다. 추진제는 아르곤과 질소를 사용하였으며, 실험 결과를 CFD 결과와 비교하였다. 연구 결과 노즐의 소형화로 인해 점성과 배압에 의한 유동손실이 발생함을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권3호
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• pp.933-944
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• 1996

In this paper, two new techniques, the pattern filling and the refined flow field regeneration, based on the finite element method and Eulerian mesh advancement approach have been developed to analyze incompressible viscous flow with free surfaces. The gorerning equation for flow analysis is Navier-Stokes equation including inertia and gravity effects. The penalty and Newton-Raphson methods are used effectively for finite element formulation. The flow front surface and the volume inflow rate are calculated using the pattern filling technique to select an adequate pattern among five filling patterns at each quadrilateral control volume. By the refined flow field regeneration technique, the new flow field which renders better prediction in flow surface shape is generated and the velocity field at the flow front part is calculated more exactly. Using the new thchniques to be developed, the dam-breaking problem has been analyzed to predict flow phenomenon of fluid and the predicted front positions versus time have been compared with the reported experimental result.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.259-264
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• 2001

High-resolution simulations using vortex methods have been performed for simulating unsteady viscous flows around an impulsively started square cylinder. In order to investigate the phenomenon from laminar to transition flow, simulations are performed for Reynolds numbers 25, 50, 150 and 250. At extremely low Reynolds number, flow around a square cylinder is known to separate at the trailing edges rather than the leading edges. With an increase of Reynolds number, the flow separation at the leading edges will be developed. The main flow characteristics of developing recirculation region and separations from leading and trailing edges are studied with the unsteady behavior of the wake after the cylinder starts impulsively. A notable change in the flow evolution is found at Re=150, that is, it is shown that the flow separations begin at both leading and trailing edges of the square cylinder. On the other hand, when Re=250, the strong secondary vorticity from the rear surfaces of the square cylinder increases the drag coefficient as the primary vortex layer is pushed outwards. The comparisons between results of the present study and experimental data show a good consistency.

• 대한조선학회논문집
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• 제42권4호
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• pp.322-329
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• 2005

Viscous flows behind transom stern are analyzed based on CFD simulation results. Stern wave pattern is often complicated due to the abrupt change of stern surface curvature and flow separation at transom. When a ship advances at high speed, whole transom stern is exposed out of water, resulting in the so-called 'dry transom'. However, in the moderate speed regime, stern wave development in conjunction of flow separation makes unstable wavy surface partially covering transom surface, i.e., the so-called 'wetted transom'. Transom wave formation is usually affecting the resistance characteristics of a ship, since the pressure contribution on transom surface as well as the wave-making resistance is changed. Flow modeling for 'wetted transom' is difficult, while the 'dry transom modeling' is often applied for the high-speed vessels. In the present study CFD results from the RANS equation solver using a finite volume method with level-set treatment are utilized to assess the topology of transom flow pattern for a destroyer model (DTMB5415) and a container ship (KCS). It is found that transom flow patterns are quite different for the two ships, in conformity to the shape of submerged transom. Furthermore, the existence of free surface seems to after the flow topology in case of KCS.

• 한국항해항만학회지
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• 제27권5호
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• pp.473-478
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• 2003

평행한 벽 사이에 원형배관(circular pipeline)을 놓고 그 주위의 유동특성에 대한 수치연구를 수행하였다. 비압축성 유체를 가지고, Navier-Stokes 방정식을 풀었고 3차 풍상(upwind) 차분의 수치해법을 이용하였다. 한쪽 벽과의 거리가 매우 작아질 때, 볼텍스 떨어짐이 상당히 억압되는데 이것은 벽 경계와의 상호 박리 작용 때문으로 간수된다. 본 연구는 레이놀드 수의 변함과 물체가 벽에 접근함에 따른 볼텍스 떨어짐의 특성을 규명하는데 있다. 원형배관 후류와 평행벽내 유기된 박리의 상호작용을 집중적으로 다루며 서로 다른 조건에서 박리와 와역한(vorticity dynamics)의 특성을 해석하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.61-69
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• 1999

수치 계산을 이용하여 선형의 유체동력학적인 특성을 신속히 파악하기 위해서는 선체표면 격자계를 생성하는 과정이 쉽고 자동화되어 있어야 한다. 이를 위하여 기본 스테이션 오프셋과 선수미 윤곽선만을 이용하여 선형을 정의하고, 이를 이용하여 퍼텐셜 유동이나 점성유동의 계산에 필요한 선체 표면 격자계를 손쉽게 생성할 수 있는 방법을 개발하였다. 선수와 선미 벌브를 가진 일반 상선의 선형을 표현하기 위해 수선의 양 끝단을 타일, 포물선, 쌍곡선, 3차 곡선 등의 조합으로 표시할 수 있게 하였다. 그리고 선수와 선미의 윤곽선을 격자계의 경계선으로 하였기 때문에 비선형 자유수면 조건을 이용한 조파저항 계산에서의 격자 변형이나 점성유동 해석을 위한 난류 경계층에서의 벽좌표의 정의가 종단면을 기준으로 한 종래의 격자에 비해 매우 편리하다고 할 수 있다.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.70-81
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• 1999

선체주위의 점성유동을 계산하기 위해서는 수치계산을 위한 3차원 공간 격자계가 필요하다. 본 논문에서는 타원형 미분 방정식인 Poisson 방정식의 해를 이용하여 3차원 공간 격자계를 구성하는 방법을 개발하였다. 2차원에서 사용되던 Sorenson방법을 3차원으로 확장하여 격자계의 분포 및 교차 각도를 지정하는 함수를 정의하게 하였다. 미분방정식의 해는 weighting function scheme과 modified strongly implicit procedure를 사용하여 구하였고, 3차원 내부 격자계와 경계면과의 매끄러운 연결을 위해 trans-finite interpolation을 이용하였다. 적용예로서 컨테이너 운반선과 대형 유조선 주위의 난류유동 계산을 위한 공간 격자계를 보였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.41-47
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• 2002

선박용 프로펠러 후류의 유동 특성을 적응형 하이브리드 2-frame PTV(Particle Tracking Velocimetry)기법을 적용하여 실험적으로 해석하였다. 프로펠러 위상각에 대해 위상평균하여 하류로 나아감에 따른 후류 유동의 발달과정을 연구하였으며, 주 유동 방향으로 날개의 뒷날로부터 프로펠러 직경만큼의 거리까지를 측정하였다. 하나의 날개에 대해 4개의 다른 위상각 각각에서 얻은 위상평균 속도장 결과는 프로펠러 날개의 압력 차이로 인해 발생하는 주기적인 날개끝 보오텍스가 하류로 이동해 나감을 보여주고 있다. 또한, 프로펠러 날개 표면을 따라 발달하는 경계층에 기인한 점성 후류는 축방향 속도성분의 결손을 가진다. 프로펠러 날개 뒷날에서 발생하는 후연 보오텍스는 하류로 나아감에 따라 수축되며 점성 소산으로 인해 그 세기 및 크기는 점차 작아졌다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권5호
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• pp.733-743
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• 2000

We solve the integral representation of the Navier-Stokes equations in a lagrangian view by tracking the particles, which have vortex strengths. We simulate the unsteady viscous flow around an impulsively started cylinder using the vortex particle method. Particles are advanced via the Biot-Savart law for a lagrangian evolution of particles. The particle strength is modified based on the scheme of particle strength exchange. The solid boundary satisfies the no-slip boundary condition by the vorticity generation algorithm. We newly modify the diffusion scheme and the boundary condition for simulating an unsteady flow efficiently. To save the computation time, we propose the mixed scheme of particle strength exchange and core expansion. We also use a lot of panels to ignore the curvature of the cylinder, and not to solve the evaluation of the surface density. Results are compared to those from other theoretical and experimental works.