• 대한기계학회논문집B
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• 제40권2호
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• pp.75-83
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• 2016

터보기계 내부 유동장은 역압력구배, 고속 유동으로 인해 매우 복잡하며, 이를 해석하기 위해 보다 정교한 난류 모델이 요구된다. 유동 해석을 위해 대수모델, 2-방정식 와점도 모델 등이 널리 사용되고 있으나, 매우 복잡한 유동을 모사하는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 복잡한 유동에서의 예측성능이 우수하다고 알려진 Durbin의 V2-F난류 모델을 자체 개발 코드인 T-Flow에 적용하였으며, 채널 및 압축기 캐스캐이드 유동 해석 결과를 이용하여 난류 모델을 검증하였다. 또한 저속 압축기 동익 해석을 통해 터보기계 내부 유동에서의 적용 가능성을 판단하였다. 그 결과, V2-F난류 모델은 1-방정식, 2방정식 난류 모델보다 우수한 블레이드 표면 압력 분포 예측성능을 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.839-847
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• 2012

벽면 난류의 항력과 밀접한 관련이 있는 유동구조인 헤어핀 보텍스 패킷의 형성 과정을 파악하기 위해 $Re_{\tau}$ = 180, 395, 590 의 채널유동에서 보텍스의 발달 과정에 대한 전산해석을 수행하였다. 초기 보텍스는 각 레이놀즈 수에 대한 직접수치모사를 수행하여 버퍼층에서 발생하는 Q2 이벤트에 대한 조건부 평균 유동장으로 부과하였다. 초기 보텍스의 발달과정을 시공간적으로 조사하여 ${\Omega}$ 모양의 보텍스의 형성 및 2 차 헤어핀 보텍스의 형성 과정의 시간 척도는 벽단위에 의존함을 확인하였다. 또한, 초기 보텍스가 채널 중심까지 성장한 시점에서는 세 레이놀즈 수 경우 모두 패킷의 경사각이 대략 $12^{\circ}{\sim}14^{\circ}$로 유사하였다. 마지막으로 두 개의 인접한 헤어핀 보텍스가 보텍스 패킷으로 발달하는 경우에 대한 전산해석을 수행하여 보텍스 패킷의 상호작용을 조사하였다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제15권3호
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• pp.27-33
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• 2017

Direct numerical simulations of turbulent channel flows with moving wall conditions on the top wall are performed to examine the effects of the moving wall on the turbulent characteristics. The moving wall velocity only applied to the top wall with the opposite direction to the main flow is systematically varied to reveal the sustained-mechanism for turbulence. The turbulence statistics for the Couette-Poiseuille flow, such as mean velocity, root mean square of the velocity fluctuations, Reynolds shear stress and pre-multiplied energy spectra of the velocity fluctuations, are compared with those of canonical turbulent channel flows. The comparison suggests that although the turbulent activity on the top wall increases with increasing the Reynolds number, that on the bottom wall decreases, contrary to the previous finding for the canonical turbulent channel flows. The increase of the turbulent energy on the top wall is attributed to not only the increase of the Reynolds number but also elongation of the logarithmic layer due to increase of the wall layer on the top wall. However, because the logarithmic layer is shortened on the bottom wall due to the decrease of the wall layer, the turbulence energy on the bottom wall decreases despite of the increase of the Reynolds number.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권1호
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• pp.64-72
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• 2010

하이브리드 로켓 모터 내부에서는 산화제에 의한 주유동과 연료의 기화로 발생된 분출 유동이 상호작용을 하기 때문에 매우 강한 전단층이 발생되며 이에 기인한 시간특성이 나타나게 된다. 이 시간특성이 난류 유동장에 부과되면서 매우 복잡한 유동간섭 현상이 발생되게 되는데, 이와 같은 간섭현상이 외부교란에 대해 어떻게 반응하는지를 살펴보는 것은 안정적인 연소과정을 위해서 매우 중요하다. 이를 연구하기 위하여 연소반응을 제외하고, 산화제의 난류 유동과 연료 벽면에서의 분출 유동을 모사한 채널 유동에 대한 LES 해석을 수행하였으며, momentum forcing기법을 사용하여 특정주파수를 부과하는 집중교란(concentrated forcing)과 백색소음과 같은 넓은 범위의 주파수 특성을 부과하는 분산교란(distributed forcing)에 대한 유동의 반응을 살펴보았다. 두 경우 모두 모터의 하류에서 외부교란의 특성시간을 유지하였으나 비약적인 유동의 공진현상으로 연결되지는 않는다는 것을 확인하였다. 이는 외부교란의 특성은 시스템의 고유진동수 및 Kelvin-Helmholtz 불안정성에 기인한 특성 진동수와 함께 고려되어야 한다는 것을 의미한다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권3호
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• pp.49-59
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• 2005

파형벽면이 존재하는 채널유동에 대한 난류열전달이 난류모델에 의해서 조사되었다. Park et at.[1]의 비선형 k- f - f$_{모델이 수정되었고, 외재적인 비선형 열유속모델이 사용되었다 선택된 레이놀즈수는 Re$_{b}$ =6760이고 형상변화 (0 $\leq$ $\alpha$/$\lambda$$\leq$0.15 and 0.25 $\leq$A/H$\leq$4.0.)에 따른 열전달을 조사하였다. 모델의 성능을 검증하기 위하여 큰에디모사법이 선택된 경우에 수행되었다. 큰에디모사법의 결과와 비교할 때 모델성능은 일반적인 경향을 잘 예측하였다. 비선형 k- $\varepsilon$ - f$_{모델을 이용하여 파형벽면에 의한 열전달의 증가 특징과 형상의 영향이 조사되었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.345-352
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• 1985

본 연구에서는 내류(internal flow)에서 유로가 비대칭으로 급확대될 경우의 박리현상과 유동현상을 고찰하였다. 비대칭 급확대 채널에서의 층류영역에서 난류영 역까지의 유동현상을 B.F. Armaly, C.E. Thomas는 실험적 해석과 유한요소법을 사용하 여 이론적 해석을 하였고 Donald. M. Kuehn, Denham & Patrick, Kwon, Patrick J. Ro- ache, Anand Kumar등은 같은 모델에 대해서 실험적 해석과 유한차분법을 사용하여 이 론적 해석을 하였으며 지금까지의 유한해석법에 의한 연구는 입구와 출구조건이 같은 경우 및 밀폐 공간 혹은 한면의 속도가 주어지는 밀폐공간등에 대해 수행되어 왔으나 본 연구에서는 입구와 출구조건이 같지 않은 2차원, 비대칭 급확대 채널에서의 유동현 상을 유한해석법으로 해석하여 실험치와 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권1호
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• pp.62-68
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• 2009

하이브리드 로켓 연소에서 발생하는 산화제 난류 유동과 연료의 기화로 인한 분출유동 사이의 상호 간섭은 매우 복잡하고 특별한 유동 간섭을 일으킨다. 이를 연구하기 위하여 연소반응을 제외하고, 산화제의 난류 유동과 연료 벽면에서의 분출 유동을 모사한 채널 유동에 대한 LES 해석을 수행하였다. 고체추진 로켓의 연소 과정에서 관찰되는 현상과 매우 흡사하게 벽면 근처에서 특정주파수로 진동하는 유동 현상이 존재한다는 것을 확인하였고, 산화제와 분출 유동의 간섭에 기인한 유동의 진동현상은 벽면 근처의 매우 얇은 영역에서만 존재하였다. 큰 길이 스케일의 유동현상을 보여주는 압력 섭동장으로부터 채널 내 주유동이 특정 주파수 특성을 갖고 하류로 진행해 가는데, 이는 산화제 유동이 분출유동과 상호작용을 하면서 발생된 전단유동의 특성을 나타낸 것이다. 그러나 하이브리드 로켓 연소실 유동의 진동 특성은 고체 추진 로켓에서 관찰되는 유동 특성과는 달리, 진동의 강도가 벽면에서 온도 구배를 변화시켜 열전달의 향상을 발생시키기에는 충분하지 못한 것으로 보인다. 그러나 벽면 근처에서 특정 주파수 특성을 갖는 유동현상이 존재한다는 사실은 비슷한 크기의 주파수를 갖는 음향 가진과 같은 외부교란이 작용한다면 공진으로 발전할 수 있는 가능성을 의미한다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.101-112
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• 2013

난류 경계층이 형성되어 있는 채널 벽면에 주유동방향을 따라 선형적으로 증가하는 수직방향의 운동량 교란을 도입한 후 발생되는 난류 온도장의 특성 변화를 LES 기법을 사용하여 분석하여 보았다. 벽면교란이 부과된 후, temperature variance의 국부 최대값은 점진적으로 증가하나, 온도 소산량은 급격히 줄어들게 되면서 온도장의 시간스케일 및 Taylor micro length로 판단한 길이스케일이 모두 감소하는 것을 확인하였다. 또한 난류 Prandtl수가 벽면 근방에서 0.25정도까지 급격히 감소되었는데, 이는 벽면에 작용된 운동량 교란에 대한 속도장 및 온도장의 역학적 반응이 전반적으로 다르다는 것을 의미하며, 따라서 속도장과 온도장의 상사성이 급격히 감소된다는 것을 알 수 있었다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2005년도 추계학술대회지
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• pp.159-163
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• 2005

채널 내부의 비정상 흐름을 규명하기 위하여 실제 사용 중인 판형 열교환기 모델을 대상으로 가시화 실험과 입자영상유속계(PIV)를 사용한 계측을 수행하였다. 실험은 기복을 가지고 있는 채널의 높이와 내부유동의 부분 평균속도벡터에 따른 7가지 종류의 레이놀즈수를 적용하였고, 순간속도벡터분포와 유동특성을 고찰하였다. 실험에서 삼각형상 그루브 채널은 하부 채널과 채널 흐름에 의해서 받고 있는 전단응력의 그루브 흐름과의 관계에서 복합적인 흐름의 형태로 나타났다. 삼각형상 그루브와 채널 사이의 경계인 전단혼합층은 채널에서 난류강도가 상승하는 주흐름에 영향을 미쳤다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.1294-1303
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• 1993

본 논문은 Lee의 평행평판 채널내의 난류유동 모델을 사용하여 비대칭적 경계 를 갖는 이중관내 거칠기 표면위에서의 흐름을 취급하였다. 해석에서 표면거칠기는 속도 형상에 단지 국부적으로 영향을 미친다고 가정하여 한쪽 면에서만 사각형 거칠기 요소를 가진 평행관 사이의 유동에 관해 이미 얻은 실험 관계식을 이용하였다. 거칠 기의 합성효과는 압력손실 증가에 대한 열전달 증가에 대해 거친관과 매끈한 관의 경우를 비교한 값에 의하여 알수 있었다.그러므로, 전체적 효율측면에서 유리하게 열전달률을 증가시킬수 있는 이중관내의 바람직한 인공의 거칠기형태(P/.epsilon., S/.epsilon.,.alpha., etc.)를 얻을 수 있었다.