• 기계저널
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• 제29권4호
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• pp.403-413
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• 1989

유한요소법의 전산유체 역학분야에 대한 응용현황을 계산방법과 적용례를 중심으로 정리하였다. 유한요소법의 가장 큰 장점은 복잡한 유동영역을 해석하기 위한 불규칙 요소망(unstructured mesh)의 사용이라 볼 수 있으며 적응적 요소망을 이용하여 계산의 정확도를 높일 수 있는 것 또한 강점이라 할 수 있다. 다만 불규칙 요소망 사용으로 인해 수반되는 대수 방정식 계산시간 및 기억용량의 증가는 conjugate gradient 방법 등을 이용하여 반드시 해결되어야만 한다. 지금 까지 유한요소법을 이용한 계산방법을 개발해 오는 과정을 보면 유한차분법에서 오래 전에 개 발된 방법들을 도입한 경우가 많았으며 특히 난류 및 개발된 경우가 많으며 대부분의 경우 이 들을 그대로 도입, 이용하였다. 반대로 최근에 항공기 동체설계 분야를 중심으로 복잡한 형태의 유동영역을 해석이 요구되는 경우 유한차분법, 특히 유한체적법(finite volume method)에 삼각형 유한요소를 이용한 불규칙 요소망을 도입하여 성공적으로 이용하고 있다. 따라서 전산유체 역 학의 발전을 위하여 두 분야의 유기적인 협조가 필요하며 결과적으로 전산유체 역학기법이 완 전히 기계설계의 한 분야로 정립될 수 있도록 많은 노력이 필요하다고 본다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.236-241
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• 2009

사각 스월 연소기의 냉각 유동에 의한 비반응 난류 유동 특성을 파악하기 위하여 3차원 Large Eddy Simulation(LES)을 수행하였고, 후처리 기법으로 Proper Orthogonal Decomposition(POD) 분석을 이용하였다. 해석에 이용된 연소기 모델은 GEAE사의 LM6000 연소기이다. 냉각 유동의 유입시 전단층(shear layer)의 속도 증가로 인해 중심 재순환 영역의 와류 강도는 강해진 반면 코너 재순환 영역의 와류 강도는 약해진 것을 관찰하였다. 또한 연소실 내 압력변동 폭이 감소하였으며, longitudinal acoustic mode의 감쇠가 두드러지게 나타난 것을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제23권5호
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• pp.340-352
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• 2004

28.5 ㎑의 초음파의 미세 수직진동에 의해서 유도된 음향유동 (acoustic streaming)을 레이저를 이용한 입자 영상. 유속계에 의하여 고정 유리 평판과 초음파 진동자의 사이에서의 공기 유동을 가시화 하였다. 음향유동에 의한 공기의 유동 속도의 증가를 측정하기 위해 고정 유리 평판과 초음파 진동자의 사이에서의 속도변화를 실시간으로 측정하였다. 진동자와 고정 평판의 사이의 gap에 따른 음향유동의 세기의 변화를 정량적인 공기의 유동 속도의 변화에 의해 관찰되었고 고정판과 초음파 진동자 사이의 gap에서 공진 상태를 야기시키는 공진 Gap (H=18, 24, 30, 36㎜)중에서 공진 Gap (H)이 18m일 때 최대의 음향속도가 존재함을 알 수 있었고 진동자 표면부근에서부터 고정평판사이까지의 국소 최대 난류강도의 축 방향 위치에 따른 변화는 gap의 크기에 따라 8%∼70% 이었다. 전단응력값은 반경방향 위치의 중심영역에서 최대전단응력을 가지며 와도 분포도 반경방향 위치에서 진동자 중심영역에 최대 및 최소와도 값을 가짐을 알 수 있었다.

• 동력기계공학회지
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• 제4권4호
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• pp.32-40
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• 2000

A study on the fluid flow with ultrasonic forcing was carried out to get the enhancement of turbulence by laying emphasis on the ultrasonic incidence angles and reflectors. A large water tank was made of the transparent acrylic plates and city water of $25^{\circ}C$ was used as working fluid. 7 angles ($30^{\circ},\;45^{\circ},\;60^{\circ},\;90^{\circ},\;120^{\circ},\;135^{\circ},\;150^{\circ}$) as the ultrasonic incidence angle and 4 materials (wood, acryl, glass, iron) as the reflector were selected arid experiments for the above were made. The velocity vector distribution, kinetic energy and turbulence intensity of the turbulence flow fields enhanced by ultrasonic forcing were measured, compared and discussed by using the PIV measurement which was possible to measure the velocities of simultaneous multipoints. In results, it was cleared that the incidence angle of ultrasonic and material of reflector influenced the enhancement of turbulence.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제21권1호
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• pp.43-48
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• 1997

본 연구에서는 미분탄과 공기를 혼합하여 노즐을 통하여 바닥면에 캐비티가 존재한 사각단면 분류층 연소실로 분사 시킬 때에 분사된 혼합유동의 평균속도,농도 및 난류특성치들의 유체역학적 거동을 3차원 측정이 가능한 PDA를 이용하여 실험적으로 규명하였다. 바닥면의 재부착점은 X/D=15인 부근에서 나타나며, 재부착점 이후에서 부터 각 단면의 상사성이 이루어지는 것으로 나타났다. 사각 연소실 바닥면 관통의 영향을 받아 난류강도와 난류전단용력의 최대값은 중심축보다 높은 Y/D=6인 점에서 최대가 되며, 미분탄의 농도는 Y/D=6~8인 점에서 최대값이 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제22권2호
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• pp.221-228
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• 1998

In order to look into the comparative flow characteristics between a circular contraction duct and a circular expansion duct the both centerline turbulent structures have been investigated by the hot wire anemometry. Both of the contraction and the expansion have Morel type contours. Means, turbulences, and triple moments have been measured for the turbulent kinetic energy budgets along their centerlines. It is resulted that mean velocities of both have much deviated from theoretical values calculated by one-dimensional continuity considerations, and that for the same upstream condition, the expansion maintains the isotropy in general while the contraction maintains a severe anisotropy through the whole duct. The mean transport of the TKE along the expansion is willing to balance mostly with the dissipation in the TKE budgets while that along the contraction is balanced with the production in the turbulent kinetic energy equation.

• 한국추진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.56-63
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• 2018

저선회 연소기에서는 노즐출구의 속도장과 예혼합화염의 전파속도 간 균형에 의해 화염이 부상되어 존재한다. 저선회 화염의 부상높이에 대한 이해는 연소기의 안정성 및 노즐팁의 열화와 관련하여 중요한 문제이다. 이전의 실험적 연구로부터 입구 속도의 증가에 따라 화염부상높이가 오히려 감소하는 현상이 관찰된 바 있다. 선회익을 통과하는 환형 유동과 난류생성판을 통과하는 중심유동 간의 복잡한 유동장을 규명하기 위하여, 입구 속도를 바꾸어가며 비반응 유동장에 대한 수치해석을 수행하였다. 입구 속도에 따른 노즐 출구에서의 유동구조를 분석하여 실험에서 관찰된 비직관적 경향에 대한 정성적 설명을 도출하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.17-17
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• 1997

극초음속 여객기와 군사용 항공기에 대한 수요가 증가함에 따라서 새로운 개념의 다양한 추진기관이 연구가 진행되고 개발되어 왔다. 초음속 항공기의 속도 영역은 마하 10-20 정도가 되는데 이 속도 한계를 극복하기 위하여 초음속 연소 램제트 엔진(SCRamjet; Supersonic Combustion Ramjet)이 제안되었다. 스크램 제트를 개발하기 위해서는 연료와 산화제의 혼합 효율 문제, 화염의 안정화 문제, 벽면의 냉각에 관한 문제 등 몇 가지 기본적인 문제들을 해결해야 한다. Univ of Michigan에서 실험한 연소기를 모델로 본 연구에서는 연료와 공기의 혼합에 관한 수치 연구를 수행하였다. 다원 혼합기체에 관한 축대칭 Navier-Stokes 방정식을 지배 방정식을 이용하였고 비평형 화학반응식을 고려하였다. 공간 차분에는 유한 체적법을 이용하였다. 대류 플럭스 항은 Roe의 Upwind FDS 기법을 사용하여 차분하였고 점성항에는 중심 차분법을 이용하였다. 시간 적분법으로는 근사 자코비안과 LU분할 기법을 이용한 완전 내재적 방법이 쓰였다. 난류 모델로는 Mentor에 의해 제안된 2 방정식 k-$\varepsilon$/k-$\omega$ 혼합모델을 사용하였다. 유동장이 실험에서의 찍은 사진과 유사한 모습의 충격파 간섭을 수치 모사하였고 수소가 확산되는 모습과 함께 노즐 lip 주위의 재순환 영역에 대해서 살펴볼 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2000년도 제15회 학술강연회논문초록집
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• pp.20-20
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• 2000

2개의 경사 충격파와 하나의 수직 충격파로 초음속 유동을 압축하는 초음속 공기 흡입구의 수치적 연구를 수행하였다. 지배방정식으로는 Navier-Stokes방정식을 사용하였고 난류모델로는 SST 모델을 사용하였다. 지배방정식의 점성항 계산에는 중심차분법을 사용하였고 대류항 계산에는 풍상차분법인 Roe의 FDS기법을 MUSCL기법과 결합하여 이용하였다. 유한 체적법을 이용하여 차분된 방정식은 LU분할 기법을 이용한 완전 내재적 방법으로 2차 정확도 시간 적분으로 비정상 과정의 연구를 수행하였다. 흡입구 배압을 정해주어야 하는 어려움을 해결하기 위해 흡입구 후면에 노즐을 달고 노즐의 면적을 조절하여 배압이 형성되도록 하였다.(중략)

• 해양환경안전학회지
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• 제28권4호
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• pp.648-656
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• 2022

국제해사기구(IMO)의 온실가스(GHG) 감축 전략과 같은 환경규제를 강화함에 따라 친환경 선박 및 대체 연료 등 기술 개발이 확대되고 있다. 그의 일환으로 해운사와 조선사를 중심으로 에너지 저감과 풍력 추진 기술을 활용한 선박 추진 기술이 대두되고 있다. 풍력 추진 기술의 확보와 실증 연구를 조선 및 해운 분야에 도입함으로써 친환경 기술을 활용한 고부가가치 시장을 창출할 수 있으며, 운항선박의 연료 소비율을 줄임으로써 연비를 약 6~8 % 정도 향상시켜 GHG의 감축을 기대할 수 있다. 로터 세일(Rotor Sail, RS) 기술은 원형 실린더가 일정한 속도로 회전하여 유체를 통과할 때 실린더의 수직 방향으로 유체역학적 힘을 발생시키는 기술이다. 이를 마그누스 효과(Magnus Effect)라고 하며, 본 연구에서는 선박에 설치된 풍력보조추진 시스템인 RS 주위의 난류 유동특성에 관한 수치해석적 연구를 통하여 추진효율을 높일 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. 그래서 RS의 공기 역학적 힘에 영향을 미치는 매개변수로써 속도비(Spin Ratio, SR)와 종횡비(Aspect Ratio, AR) 변화에 따른 양력계수(C_L)와 항력계수(C_D)를 도출하였고, RS 끝단 플레이트(End Plate, EP) 적용에 따른 RS 주변 유동특성을 비교하였다.