• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제1회(2012년)
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• pp.93-96
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• 2012

경계층이란 유체와 물체 표면의 마찰로 인해 생성되는 층을 말한다. 경계층은 두께에 따라 층류 경계층, 천이 경계층, 난류 경계층으로 나누어진다. 레이놀즈 수 크기에 따라 경계층은 몇 가지의 층으로 구분되어 진다. 이 계산에서는 경사진 평판 위에서 유동의 현상들이 어떻게 일어나는지 확인하였다. 또한, 경사가 없는 평판위에서 velocity profile과 Blasius solution을 비교하였고, 평판의 뒤쪽에 격자의 간격이 넓음으로 큰 오차가 발생하게 됨을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.798-805
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• 1986

단열 혹은 등온 경계조건 하의 수직평판과, 선열원으로부터 형성되는 열상승류 간의 열적 상호작용을 조사형ㅆ다. 경계층 방정식은 Patankar-Spalding의 유한차분법을 사용하여 계산하였다. 단열평판의 경우에 자유 열상승류로부터 벽 경계층으로 부터의 점진적인 발달 단계를 설명하였다. 등온평판의 경우에는 평판주위에 새롭게 형성되는 열경계층에서의 열전달현상을 자세히 고찰하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권6호
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• pp.477-483
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• 2016

본 연구는 Particle Image Velocimetry(PIV) 기법을 이용하여 마하수 2.96의 평판에 대해 층류, 천이, 난류 경계층의 속도 분포를 측정하였다. Schlieren 가시화 기법과 PIV 기법을 이용하여 앞전에서 발생한 경사 충격파가 평판 위의 유동장에 영향을 주는지 확인하였다. 층류 경계층의 경우, 실험에서 측정한 속도 분포가 압축성 Blasius 속도 분포를 만족하였다. 천이 경계층의 속도 분포는 벽면 부근부터 이론적인 난류 속도 분포로 변했으며, Re = $1.41{\times}10^6$에서 천이가 시작되었다. 난류 경계층 영역에서는 압축성 효과를 고려한 Van Driest 변환 속도가 비압축성 로그 법칙을 만족하였다. 또한 로그 구간이 끝나는 위치($y/{\delta}{\approx}0.28$)가 비압축성 난류 경계층($y/{\delta}{\approx}0.2$)에 비해 벽면에서 더 멀어진 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권12호
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• pp.2349-2357
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• 1992

본 연구에서는 일정한 조도의 거친 평판이 갑자기 매끈한 평판으로 변할 때 (Fig.1 참고) 평판 위에서 발달하는 난류경계층에 관하여 연구하였다. 이때 하류에 서 난류 경계층은 위에서 설명했듯이 완전히 발달한 난류 경계층과는 상당히 다르다. 특히 대부분의 난류 모델은 완전히 발달된 평형상태의 경계층에서의 실험자료를 이용 하여 개발되었기 때문에 이러한 과도 구역에서 합리적으로 적용되기가 어렵다. 과도 구역에서 평균속도와 난류 특성치를 체계적으로 계측하기 위해서는 전단응력을 직접 계측하는 것이 중요하다. 그러나 아직 전단응력을 직접 계측한 연구는 없는 실정이 다. 본 논문에서는 최근에 제안된 CPM(computational preston tube method)를 이용 하여 과도지역에서 전단응력을 직접 측정하여 난류 경계층의 구조를 연구하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권10호
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• pp.1-11
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• 2004

평판의 근접 후류에서 상류 경계층의 영향을 조사하기 위한 실험적 연구가 수행되었다. 트리핑 와이어(tripping wire)의 여러 부착 위치가 경계층의 유동조건을 유발시키기 위하여 선택되었다. 평판 앞전에서부터 0.98C 위치에서의 층류, 천이, 난류경계층이 대칭, 비대칭 후류의 발달과정을 조사하기 위하여 부과되었다. X형태의 열선 프로브(55P61)를 이용한 측정은 근접 후류의 8위치에서 수행되었고, 측정된 평균속도분포는 기존의 후류 상사변수로 무차원화 되어 제시되었다. 대칭 후류는 후류의 중앙부분에서 기존의 상사곡선과 일치하지만, 비대칭 후류는 측정된 범위에서 기존의 상사 곡선과 일치하지 않았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권12호
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• pp.1165-1172
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• 2009

두 개의 평판이 직각으로 만나는 corner에서 형성되는 층류 경계층을 입자영상유속계 기법을 이용하여 측정하였다. 자유류 유속은 2.96 ~ 3.0 m/s, 층류 경계층이 형성 될 수 있도록 모델에 대한 유동의 입사각을 1.2도로 하여 작은 순 압력구배를 제공하였다. 모델의 앞전은 둥근 형상으로 처리하였으며 모델의 길이는 약 1000mm이다. 측정 결과는 이등분면에서 corner 경계층의 전형적인 특징인 변곡점을 가지는 박리형 속도 분포를 보여주었다. 이등분면에서 멀어져 감에 따라 속도 분포는 평판의 Blasius 분포로 변해가고, 이등분면 경계층 두께의 약 절반만큼 평판을 따라 멀어지면 변화가 완료된다. 앞전에서부터 하류로 감에 따라 이등분면에서의 경계층 성장 및 속도 분포의 유사 상사성을 측정 결과로부터 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권3호
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• pp.285-292
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• 2013

본 연구의 목적은 평판의 선단에 설치된 트리핑 와이어에 의한 경계층 박리가 층류에서 난류로의 천이에 미치는 영향과 그 결과로 발생하는 물질전달에 미치는 영향을 규명하는 것이다. 나프탈렌승화법을 사용하여 평판에서의 국소물질전달계수를 측정하였으며, 유동 경계층의 효과를 평가하기 위해 발달된 유동과 발달하는 유동의 조건에서 트리핑 와이어가 설치된 평판에서의 국소물질전달계수를 설치되지 않은 평판에서의 값과 비교하였다. 발달하는 유동에서 국소물질전달계수가 변화하는 경향은 트리핑 와이어가 설치된 평판과 설치되지 않은 평판이 비슷하지만 발달된 유동에서는 상당히 다르게 나타났다. 평균 Sherwood 수는 경계층 박리로 인하여 트리핑와이어가 설치된 평판이 설치되지 않은 평판에 비해서 훨씬 높았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권12호
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• pp.5655-5660
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• 2012

본 연구의 목적은 경계층 해석법을 이용하여 고효율 열교환기 설계를 위한 이론적 접근법을 제시하고 기존 열교환기에 많이 사용되고 있는 사각 평판 핀과 이를 대체할 수 있는 원형 평판 핀에 대하여 경계층 형성과 간섭에 대하여 설명하고 속도 및 온도 경계층 성장에 따른 열전달계수의 변화를 나타내고자 한다. 더불어 한 개의 핀에서의 유동은 외부유동으로 간주할 수 있으나 다수의 핀 사이의 유동은 내부유동으로 간주하였고 이론적인 결과를 도출하였다. 결과적으로 열교환기의 고효율화 및 컴팩트화를 실현하기 위하여 경계층 간섭을 회피할 수 있는 방안을 이론적으로 제시하였고, 이러한 관점에서 원형 평판 핀이 사각 평판 핀에 비하여 열전달성능이 우수함을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권11호
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• pp.1080-1088
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• 2009

평판 유동에서 유동을 제어하기 위하여 압전 세라믹을 이용한 액추에이터가 설계되었다. 액추에이터가 15Hz의 낮은 가진 주파수로 구동할 때, 설계된 액추에이터에 의해 발생된 유동 교란을 알아보기 위해 경계층 측정이 수행되었다. 경계층에서의 평균 유동속도와 섭동량이 액추에이터 끝단에서 $x/{\delta}^*=31.9$ 떨어진 하류위치에서 1축 열선프로브(55P14)로 측정되었다. 측정 결과, 속도가 느린 영역과 빠른 영역이 각각 액추에이터의 중심부근 및 바깥부분에서 관찰되었으며, 이것으로 서로 마주보며 회전하는 한 쌍의 유동방향 와류의 발생이 예측되었다. 섭동량은 액추에이터의 바깥부분에서 크게 나타났으며, 벽면근처에서 유동방향 속도의 스팬방향 변화에서 변곡점이 관찰되었다. 액추에이터가 낮은 주파수에서 구동하는 경우에는 경계층 불안정성이 액추에이터의 가진 주파수와 T-S 파동에 해당하는 주파수에서 함께 증폭된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.1625-1630
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• 2004

An experimental study was carried out to investigate influence of flow conditions on a boundary layer to the near-wake of a flat plate. The flow condition in the vicinity of trailing edge that is influenced by upstream condition history is an essential factor that determines the physical characteristics of a near-wake. Various tripping wires were used to change boundary layer flow condition of upstream at the freestream velocity of 6.0 m/sec. Measurements of the boundary layer and near-wake according to the change of upstream conditions were conducted by using both I-probe(55P14 for boundary layer) and X-probe(55P61 for wake). Normalized velocity profiles of the boundary layer were shown the flow types such as laminar boundary layer, transition, and turbulent boundary layer at 0.95C from the leading edge. The velocity and turbulence intensity profiles of the near-wake for the case of laminar boundary layer at the flat plate surface exhibited a defect and a double peak showing perfect symmetry, respectively.