• 한국수자원학회논문집
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• 제52권10호
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• pp.743-752
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• 2019

만곡수로에서의 흐름은 나선형 운동 형태의 이차류가 지배적이며, 이로 인해 일반적으로 만곡 외측을 따라 침식 현상이 발생하게 된다. 이러한 이차류를 약화시키기 위해서 보통 만곡수로 외측을 따라서 수제와 같은 수공구조물을 설치한다. 이 연구에서는 OpenFOAM 오프소스 소프트웨어를 토대로 난류 해석을 위한 하이브리드 RANS/LES 기법과 자유수면 해석을 위한 VoF기법을 이용한 3차원 수치모의를 통해서 $90^{\circ}$ 만곡수로에 설치된 잠긴수제가 후루드수가 0.43인 조건에서 이차류의 발달에 미치는 영향을 분석하였다. 시간과 공간에 대해서 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 수치모의를 수행하였으며, 수치해석 결과는 실험결과와 비교하여 수치모의의 정확도를 평가하였다. 잠긴수제가 설치된 경우의 수치모의 결과를 흐름방향 유속 분포와 횡방향 순환 유속벡터장을 중심으로 수리실험 관측값들과 비교할 때 수치모의 결과는 수리실험에서 관측된 주요 이차류 흐름 거동과 현상들을 대부분 양호한 정확도로 잘 재현하는 것으로 나타났다. 수치모의 결과를 비교해보면, 잠긴수제 설치로 인해서 만곡이 끝나는 단면 외측 하상부근에서의 유속은 약 평균유속의 1/3 정도 감소하는 반면에 수제 상단부에서의 전단층 발달에 따른 흐름 가속으로 자유수면 부근까지 유속이 증가하고 만곡 수충부에서는 수면 부근 유속이 약 20% 증가하는 것으로 나타났다. 결과적으로 잠긴수제는 만곡부에서 발생하는 이차류의 강도를 약화시켜 만곡부 외측 하상의 안정에 도움이 될 것으로 판단된다. 한편, 각 잠긴수제 전면부에서 말발굽와가 그리고 후면부에서는 후류가 형성되면서 수제 구조물 주변에서 강한 국부세굴이 발생하는 것으로 나타남으로, 국부세굴을 최소화할 수 있는 수제의 형상 및 배열에 대한 추가 연구가 요구된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.1799-1806
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• 1991

본 연구에서는 양단이 지지된 단순 모델을 사용하여, 양단 사이의 한 위치에 탄성지지를 할 때 고유진동수 변화를 검토하고 고유진동수를 높이는 방안을 제시하고 자 한다. 또한 분산변수계(distributed parameter system)을 사용하는 경우, 일반적 으로 홀수차항이 있는 미분방정식에서 그 해를 다항식, 고유벡터나 삼각함수의 무한개 의 합 등으로 표시하고 있으나 본 연구에서는 미분 방정식으로 표시하는 방법을 사용 하여 완전해(closed form solution)로 표시하여 구함으로서 오차를 제거하고 계산을 간결하게 하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 1998년도 추계 학술대회논문집
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• pp.13-18
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• 1998

The practical use of the particle image velocimetry(PIV), a whole-field velocity measurement method, requires the use of fast, reliable, computer-based methods for tracking velocity vectors. The full search block matching, the most widely studied and applied technique both in area of PIV and Image Coding and Compression, is computationally costly. Many less expensive alternatives have been proposed mostly in the area of Image Coding and Compression. Among others, TSS, NTSS, HPM are introduced for the past PIV analysis, and found to be successful. But, these algorithms are based on small dynamic range, 7 pixels/frame in maximum displacement. To analyze the images with large displacement, Even and Odd field image separation and a simple version of multi-resolution hierarchical procedures are introduced in this paper. Comparison with other algorithms are summarized. A Results of application to the turbulent backward step flow shows the improvement of new algorithm.

• 태양에너지
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• 제17권3호
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• pp.35-41
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• 1997

정방형 발열체를 갖는 수직채널내부의 공기유동을 고찰하고자 레이저를 광원으로하는 가시화 실험을 행하였다. 영상처리시스템은 퍼스널컴퓨터의 내부에 장착할 수 있는 범용의 이미지보오드로 구성하였고 광원으로서는 아르곤-이온레이저와 원통형렌즈를 이용하여 시이트라이트를 만들어 이를 대상 유동장에 조사하고 유동장의 영상을 기록하였다. 전유동장의 순시속도벡터는 2차원 PIV시스템에 의하여 구하였고 채택된 동일입자추적기법은 계조치상호상관법이다. 발열체의 발열량은 5W로 균일하며 유입유속은 0.3m/sec으로 일정하게 하였다. 가시화를 통한 PIV계측 결과는 운동에너지와 난류운동에너지의 분포 등에서 유동패턴을 잘 나타내었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.63-73
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• 1997

본 연구는 지하심부에 유류를 저장할 때 널리 이용되는 수막시설의 설치에 따른 공동주변의 흐름해석을 모의하기 위한 유한요소모형의 확립에 관한 것이다. 최종 행렬방정식의 대칭형 전체전도행렬을 풀기위해 벡터저장방식의 Choleski법을 이용하였으며, 전기상사법의 결과와 비교하여 모형을 검증하였다. 모형을 실제 비축기지에 적용하였으며, 대표적인 횡단면에 대해 요소망을 구성하여 공동내부의 압력과 수평수막설치에 따른 포텐션과 유속의 변화 등을 비교하고, 종단면에 대한 분석을 통해 연직수막설치에 따른 포텐셜의 변화와 인접공동간의 영향을 비교 분석한 결과 본 연구에서 확립된 모형은 공동주변 흐름해석에 유용하게 이용될 수 있는 것으로 확인되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.1-10
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• 2017

본 연구에서는 지오그리드로 보강된 사각형 복합 인공어초의 침하 및 세굴 특성을 알아보기 위해 대형 수조 침하 실험, 2차원 흐름 수조 실험 등 다양한 실내 실험을 수행하였다. 또한 인공어초의 각 배치 형태(배치도 A; 나란히 배치된 형태, 배치도 B; 지그재그로 배치된 형태)에 따른 세굴 특성을 알아보기 위해 수치해석을 수행하였다. 실내 실험 결과 무보강된 인공어초에 비해 지오그리드가 보강된 인공어초의 침하 및 세굴 깊이가 크게 저감되었다. 인공어초 배치 형태에 따른 세굴 특성을 알아보기 위한 흐름 수조 실험과 수치해석을 수행한 결과 배치도 A의 세굴 깊이와 유속 벡터는 배치도 B보다 더 감소하는 경향을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.42-42
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• 2015

사행수로에서의 원심력은 비선형적인 압력분포를 야기하여 이차류, 편수위 등과 같은 불규칙하고 복잡한 흐름을 발생시킨다. 일반적으로 이들 흐름은 난류이고 매우 3차원적이며 자유수면과의 상호작용이 중요한 역할을 할 수도 있다. 환경, 유사이동, 지형 변화와 관련된 환경 수리학적 관점에서 사행수로에서의 흐름을 이해하고 설계하기 위해서는 이러한 복잡한 3차원 흐름을 정확하게 계산하는 것이 매우 중요하다. 이 연구에서는 유한차분법에 근거한 3차원 흐름해석 모형을 이용하여 사행수로에서의 난류 흐름을 모의하고자 한다. 지배방정식은 3차원 비정상 RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) 방정식이며, 난류 해석을 위해서 공학적으로 널리 이용되고 있는 난류 모형 중 k-omega 모형을 이용한다. 수치모형은 시간과 공간에 대해서 2차 정확도의 이산화 기법을 적용한다. 자유수면의 변동은 이상(two-phase) VOF (volume of fluid) 기법을 이용하여 계산한다. 수치모형의 적용 대상은 기존 문헌에서 제시되어 있는 키노시타 사인곡선을 이용하여 만든 폭 60cm의 사행수로에서 후르드수 0.23 그리고 레이놀즈수 41,700의 조건에서 발생시킨 난류 흐름이다. 적용한 난류모형들을 이용하여 해석한 결과들을 유속벡터분포와 수위의 항으로 비교분석하여 사행수로에서 발생되는 이차류와 편수위 변화 재현에 대한 수치모형의 적용성을 평가하고 각 난류모형들의 특성을 제시한다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.23-32
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• 2019

본 연구에서는 실내실험 및 수치해석을 통해 무보강 및 보강 조건에 따른 인공어초의 세굴 특성을 알아보았다. 해저 지반 보강재로는 지오그리드(geogrid)를 이용하였으며, 보강 면적은 인공어초 하부 면적 대비 1배, 3배 및 5배와 같이 다양한 배율로 적용하였다. 2차원 흐름 수조 실험을 통해 모래 및 실트 지반에서 인공어초의 세굴 패턴을 알아보았으며, 실내실험과 동일한 조건으로 수치해석을 수행하여 유속 벡터 분포 및 세굴 패턴을 알아보았다. 실내실험과 수치해석을 비교한 결과 세굴 패턴은 전반적으로 유사한 경향을 띄었으며, 무보강 지반보다 보강재를 설치한 인공어초 지반에서 세굴이 감소하는 것으로 나타났다.

• 멤브레인
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• 제29권5호
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• pp.284-291
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• 2019

본 연구에서는 대면적을 지니는 CDI 모듈의 흐름 향상을 위하여 유체가 들어가는 유입구로부터 면적이 증가하는 직사각형 형태의 유로를 설계하였다. 이를 바탕으로 설계된 모듈 형태에 대해 공급수의 흐름성과 사영역의 유무를 파악하였고 CFD 전산 유체 역학 프로그램을 통해 유로 내의 내부 압력, 유선 그리고 속도 벡터 분포를 분석하였으며 실제 흐름 관측과 CFD 프로그램을 비교 분석하였다. 실험 결과 모든 유속 10, 20, 30 mL/min에서 유로 내 사영역이 거의 발생하지 않았으며 공급수의 흐름성도 일정하게 유지되어 추후 대면적을 가지는 CDI 공정에 적용이 가능할 것이라 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.575-583
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• 2017

계단형 보와 여수로 같은 수공구조물의 상부에서는 스키밍 흐름 그리고 직하류부에서는 정상파를 포함하는 도수 현상인 파형흐름과 같이 다양한 형태의 흐름이 발생한다. 연구에서는 하이브리드 RANS-LES 난류 모델링 기법과 자유수면 변동을 해석하기 위한 VOF (volume of fluid)기법을 병합한 3차원 부정류 수치모형을 이용하여 계단형 보가 설치된 사각형 개수로에서 발생하는 파형흐름과 스키밍 흐름을 포함하는 난류흐름을 수치모의 하였다. 시간평균 수치모의 결과와 기존 수리모형 실험 결과를 비교분석한 결과, 수치모의는 보 하류부에서의 평균유속분포의 변화, 정체파와 수면와류를 포함하는 파형흐름의 전반적인 수면 변화, 파형흐름의 파고와 길이, 정체파 하부에서 발생하는 재순환 흐름 영역의 길이 등을 양호하게 잘 재현하는 것으로 나타났다. 수치모의를 통해서 자유수면과 순간 유속 벡터의 변동, 전단응력과 난류에너지의 분포 그리고 3차원 난류조직구조와 총압력분포의 형태와 변동 자료를 제시하여 스키밍 흐름과 파형흐름 영역에서의 독특한 흐름 거동 특성을 규명하였다.