• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.256-256
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• 2022

레이놀즈 분해법은 유속을 비롯한 변수를 평균 성분과 변동 성분으로 분해하는 분석 방법으로, 난류 분석의 기본이 되는 방법이다. 그러나 유체 내에 장애물이 존재할 경우, 흐름에 큰 와류가 존재하여 난류 변동 성분과 구분되는 고유 구조가 형성되는데, 이러한 경우에 레이놀즈 분해법을 적용하면 고유 구조의 변동 성분이 난류로 처리되어 난류 강도가 과다하게 책정될 수 있다는 한계점이 있다. 이에 대한 대안으로 제안된 것이, 변수를 평균 성분, 파동 성분, 변동 성분으로 분해하는 삼중 분해법이다. 삼중 분해법은 흐름 내의 고유 구조를 추출하는 것을 가능하게 하여 다양한 연구에서 사용되어왔다. 삼중 분해법을 구현하기 위해 이용되는 방법론 중 하나로, 공분산 행렬을 이용하여 유속장을 분해하는 방법인 적합 직교 분해법이 많이 사용된다. 본 연구에서는 원기둥 후류에 적합 직교 분해법을 사용하여 삼중 분해법을 시행하고, 후류의 흐름 구조를 분석하는 것을 목표로 하였다. 영상 유속계를 사용하여 실험을 통해 원기둥 후류의 수평 유속장을 측정하였고, 측정 자료에 적합 직교 분해법을 적용한 결과, 첫 두 모드에서 큰 규모의 와류가 파동 형태로 전파되는 것이 관찰되어 고유 구조의 존재를 확인할 수 있었다. 해당 성분을 삼중 분해법의 파동 성분으로 상정하였고, 푸리에 분석을 적용한 결과에서도 원기둥 후류의 고유 진동수가 뚜렷하게 나타나는 것을 확인하였다. 또한, 원기둥 후류의 에너지 전달 구조를 확인하기 위하여 에너지 방정식에 삼중 분해법을 적용하여 식을 유도하고, 실험 자료로부터 각 항을 계산하여 비교해보았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권11호
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• pp.1073-1079
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• 2009

본 연구에서는 전진 비행하는 헬리콥터 로터 블레이드 표면의 압력장에 대한 공력 특성 분석 및 차수축소모델 구축을 위해 적합직교분해 (POD) 방법을 이용하였다. 에너지가 큰 특정 모드를 기반으로 전진 비행하는 비정상 로터 블레이드에 대한 공기역학적 특성을 분석하였으며, CFD 계산 결과의 검증을 위해 제자리비행에 대한 실험 결과와 비교하였다. 수렴속도를 향상시키기 위해 Multi-grid 기법을 사용하였으며, 회전하는 로터 블레이드 주위의 비정상 유동을 모사하기 위해 슬라이딩 격자를 이용하였다. 그 결과 240개의 Snapshot에 대해 에너지율 99% 이상을 포함하는 지배적인 POD 모드 7개가 선정되었으며, POD 모드와 전개 계수를 이용하여 차수축소모델을 성공적으로 구축하였다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제13권1호
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• pp.164-169
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• 2010

Proper Orthogonal Decomposition (POD) is applied to the analysis of 2-dimensional cylinder wake flow. Time histories of flow variables were obtained by the incompressible CFD analysis. By using the method of snapshots the correlation matrix was constructed, and then eigenvalues, POD modes and time coefficients were calculated. Finally the flow field was reconstructed by using a few of the lower POD modes, and compared to the original ones.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권9호
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• pp.729-738
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• 2021

본 연구에서는 실속 받음각 근처에 발생하는 익형 위의 유동박리를 억제하기 위하여 인공신경망 기반의 피드백 유동제어를 NACA0015 익형에 수치적으로 적용하였다. 익형 위 박리영역 크기의 축소화라는 제어 목표를 달성하기 위해 익형의 박리 지점 근처에 인위적 외란(Blowing & Suction) 제어 신호를 적용하였다. 유동의 운동을 나타내는 시스템 모델링 단계에서 압력데이터에 적합직교분해(Proper Orthogonal Decomposition)를 적용하여 유동제어에 필요한 운동 모드를 추출하고 유동의 특성을 분석하였다. 분해된 모드를 기반으로 NARX(Nonlinear AutoRegressive Exogenous) 구조의 인공 신경망을 학습하여 유동의 운동을 나타내도록 하였으며, 최종적으로 피드백 제어루프에 작동시켰다. 예측된 제어신호를 CFD 해석에 적용하였으며 제어 유/무에 따른 공력특성을 분석하고 익형 주변의 고유 공간모드의 변화를 비교하여 제어 효과를 분석하였다. 본 연구에서 진행된 피드백 제어는 약 29%의 압력항력 감소효과를 보여주었으며, 이는 익형 뒷전의 큰 압력회복으로 인해 나타나는 것을 확인하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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• pp.40-42
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• 2010

Unsteady CFD results of the backward facing step (BFS) flow field is reconstructed by the low-dimenstional modes using the POD (Proper Orthogonal Decomposition) technique. Flow responses to the blowing or suction with various frequencies and amplitudes applied at the edge of the BFS can also be analysed using the same technique. The present technique can be effectively applied to the feedback flow control device.

• 한국가시화정보학회지
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• 제6권1호
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• pp.34-40
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• 2008

The flow characteristics in a confined slot jet impinging on a flat plate were investigated in low Reynolds number regime (Re$\leq$1,000) by using time-resolved particle image velocimetry technique. The jet Reynolds number was varied from 404 to 1026, where it is presumed that the transient regime exists. It is found that the vortical structures in the shear layer are developed with increasing Reynolds number and that the jet remains steady at the Reynolds number of 404. Vortical structures and their temporal evolution are verified and the results were compared with previous numerical studies.

• 한국전산유체공학회지
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• 제22권1호
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• pp.59-66
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• 2017

The guideline of selecting the number of snapshot dataset, $N_s$ in proper orthogonal decomposition(POD) was presented via the analysis of Eigen values based on the singular value decomposition(SVD). In POD, snapshot datasets from the solutions of Euler or Navier-Stokes equations are utilized to SVD and a reduced order model(ROM) is constructed as the combination of Eigen vectors. The ROM is subsequently applied to reconstruct the flowfield data with new set of flow conditions, thereby enhancing the computational efficiency. The overall computational efficiency and accuracy of POD is dependent on the number of snapshot dataset; however, there is no reliable guideline of determining $N_s$. In order to resolve this problem, the order of maximum to minimum Eigen value ratio, O(R) from SVD was analyzed and presented for the decision of $N_s$; in case of steady flow, $N_s$ should be determined to make O(R) be $10^9$. For unsteady flow, $N_s$ should be increased to make O(R) be $10^{11\sim12}$. This strategy of selecting the snapshot dataset was applied to two dimensional NACA0012 airfoil and vortex flow problems including steady and unsteady cases and the numerical accuracies according to $N_s$ and O(R) were discussed.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권5호
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• pp.461-466
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• 2015

원자현미경(AFM)은 마이크로캔틸레버 끝단의 팁이 시료에 다가갈 때 발생하는 팁과 시료 표면 사이의 상호작용을 이용하여 시료의 다양한 특성들을 찾아내는 매우 유용한 도구이다. 본 논문에서는 이러한 AFM 마이크로캔틸레버의 팁과 시료 사이의 상호작용력을 비선형 스프링을 이용하여 동일한 강성을 갖는 요소로 모델링 하였고 유한요소법을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 시뮬레이션 결과를 적합직교분해법을 이용하여 분석함으로써 AFM 마이크로캔틸레버의 복잡한 동적 특성을 파악하였으며 이를 같은 방법으로 분석한 실험 결과와 비교하였다. 그 결과 팁과 시료 사이의 상호작용력을 효과적으로 모델링 할 수 있는 방법을 제시하였으며 이러한 상호작용력으로 인해 고차모드의 영향이 증가함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권6호
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• pp.567-575
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• 2013

외부경계층 수직 날의 마찰저항 저감 기구를 규명하기 위하여 회류수조에서 시간분해 입자영상유속계로 측정된 비정상 유동장에 POD 분석을 실시하였다. 최근의 PIV 결과에서는 수직날 평면 및 수직날 사이 평면에서 각각 2.73%, 7.95%의 마찰저항 저감효과가 발견되었다. 본 연구에서는 수직날 배열이 난류조직구조에 미치는 영향을 POD 방법을 통하여 분석하였다. 난류유동의 조직적인 와구조가 수직날에 의하여 절단, 변형되고 비정상 거동이 난류경계층에서의 마찰저항 저감 기구와 밀접하게 관련된 것으로 관찰되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권10호
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• pp.720-727
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• 2019

하이브리드 로켓 연소의 저주파수 연소불안정은 고체연료의 열적지연(Thermal Lag)과 경계층 유동 변화에 의한 열전달 진동의 공진에 의해 발생한다. 본 연구는 연료 표면 근처의 경계층 유동의 교란이 어떤 물리적 과정에 의해 발생하여 연소불안정으로 발달하는지를 실험적으로 확인하였다. 특히 산화제의 스월 분사는 연소 안정화에 매우 큰 기여를 하므로 스월 강도를 증가시키며 경계층의 변화와 연소불안정의 발생과정을 연구하였다. 경계층 섭동을 확인하기 위하여 연소 유동장을 가시화하였고 이미지에 대한 POD(Proper Orthogonal Decomposition) 분석을 시도하였다. 스월 강도가 증가할수록 500Hz 대역 고주파수 p', q'의 결합이 약해지며 열적지연과 유사한 주파수 특성을 갖는 Rayleigh Index의 섭동 발생도 약해져 경계층 진동의 발생이 점차 감소하는 것을 관찰하였다. 따라서 고주파수 p', q'의 주기적인 결합에 의한 축 방향 경계층 진동이 나타나면 열적지연 주파수와 공진에 의한 연소불안정이 발생함을 확인하였다.