• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.8
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• pp.799-807
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• 2010

Direct numerical simulations (DNS) of turbulent channel flow for which the drag is reduced by using polymer additives have been performed by a pseudo-spectral method. The Reynolds number based on the friction velocity and half-channel height is 395, and the polymeric stresses due to the polymer additives are evaluated using the FENE-P (finitely extensible nonlinear elastic-Peterlin) model. The numerical results show that the drag reduction rate is significantly affected by the parameters used in the FENE-P model, such as the maximum extensibility and relaxation time of the polymer molecules. The turbulence data for both low- and high-drag reduction regimes are analyzed. In addition, the effects of FENE-P model parameters on the flow characteristics have been investigated for the same drag reduction rate due to the polymer additives. Finally, the present DNS results have been used to verify the correlation between rheological parameters and the extent of drag reduction, which was suggested by Li et al. (2006).

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.21 no.3
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• pp.216-223
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• 2009

A transverse drag interaction coefficient of the equivalent resistance coefficient formula for square multi-piers higher than water depth and arranged with equal intervals was studied. From the assumption that the energy loss due to drag interaction according to transverse intervals of resistance bodies is essentially identical to the energy loss due to thick orifice according to porosities, the transverse drag interaction coefficient was derived by employing the orifice's energy loss coefficient. The equivalent resistance coefficient formula including the drag interaction coefficient was compared with the numerical experiments using FLOW-3D, the performance of which was verified by Kim et al.(2008) in the experimental condition with the multi-piers. The comparisons showed good agreement and thus, the equivalent resistance coefficient formula, which does not only consider frictional resistance but also consider the multi-piers' drag resistance varied according to the intervals in longitudinal or transverse direction, was verified.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.29 no.2
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• pp.149-159
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• 2016

In this study, the solitary wave-induced tsunami force acting on an onshore bridges in coastal area was numerically modelled by means of TWOPM-3D based on Navier-Stokes solver and VOF method which can track free surface effectively. The validity of numerical analysis was verified by comparing the experimental tsunami bore force acting on vertical wall and column structure. In particular, the characteristics of tsunami force with the changing tsunami intensity were surveyed through numerical experiments. The availability of 3-dimensional numerical analysis was reviewed through the comparison between the existing numerical results and design criteria for each drag force coefficient by applying Morison equation considering only drag force. As reasonable and high-precision estimation method of tsunami force, it was suggested to apply the estimation method taking drag and inertial force into consideration at the same time.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.310-310
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• 2020

자연하천에서 식생의 성장은 유속 및 수위 변화에 중요한 영향을 미치며, 따라서 식생으로 인한 흐름저항은 흐름과 유사이송 모델링을 위한 중요 매개 변수가 된다. 즉, 수치 모델을 활용함에 있어 식생의 흐름 저항을 정확하게 추정하는 것이 매우 중요하며, 보다 정확한 추정을 위해 실험 혹은 현장 데이터를 활용한 보정과정이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 식생 패치를 포함한 인공 수로의 흐름 모의를 위해 실규모 실험 수로에서 측정된 유속 및 수위 데이터를 활용하여 모델보정을 수행하고자 한다. 이를 위해 공간 분포 별로 각기 다른 흐름 저항식의 적용이 가능하며, 식생 저항 공식을 포함하고 있는 Delft3D 모델을 활용하였다. 또한 실규모 수로에서의 유속 및 수위 데이터 수집을 위해 한국건설기술연구원 하천연구센터에서 실험을 수행하였다. 실험 구간의 길이는 약 120 m이고 하폭은 11 m이며, 국내 하천에서 보이는 식생패치의 유사한 형태를 재현하기 위해 하천 내 가장 많이 활착되어있는 버드나무와 유사한 형태의 인공식생을 제작하였다. 인공 식생은 지그재그로 배치되었으며, 식생의 전체 높이는 1.1 m이고, 각 패치 당 23그루의 인공 식생이 총 8개 패치에 식재되었다. 모의 조건은 상류단 유입 유량 2.805 ㎥/s, 하류단수위 98.764 m의 정류 조건을 적용하였다. 또한 식생 패치 구간에서의 흐름 저항 추정을 위해 Delft3D 모델 내에서 선택가능 한 Baptist의 비침수(Non-submerged)식을 적용하였으며, 항력계수 결정을 위해 1과 1.5를 적용하여 측정 수위와 비교하였다. Delft3D의 흐름 모의 결과, 항력계수 1.5를 적용했을 때, 측정 수위와 거의 일치하는 것으로 나타났으며, 항력계수 1.0을 적용했을 경우, 측정 수위에 비해 다소 낮게 모의되는 것으로 나타났다. 또한 항력계수 1.5인 경우 식생 패치 구간에서 평균 0.65 m/s의 유속이 발생하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.39 no.6
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• pp.614-619
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• 2015

In this study, a dynamics model was developed to predict the motion performance of an Autonomous Underwater Vehicle (AUV). The dynamics model includes basic dynamic state variables of the hull and force terms to determine the motion of the AUV. The affecting terms for the forces are hydrostatic force, added mass, hydrodynamic damping, lift and drag forces. The force terms can be calculated using analytical and Computational Fluid Dynamics methods. For the underwater motion simulation, a simple PD controller was used. Also, the AUV was tested in a water tank and near sea for the partial verification of the fluid drag force coefficients and way-point tracking motions.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.45 no.8
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• pp.619-626
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• 2017

In this work, the effect of attitude angle variation on drag coefficients of hemisphere in a Mach 6 flow has been investigated. Experiments were conducted in a shock tunnel and a free-falling technique was used to minimize flow disturbance by a sting. For attitude and drag coefficient measurements of a free-falling hemisphere, a free-falling technique based on a releasing mechanism with a stair-typed module and an electromagnet was developed. A shadowgraph technique was used for flow visualization using a high-speed camera.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.34 no.1
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• pp.107-116
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• 2014

A volume density of roughness correction blocks in a channel is defined and the corresponding roughness coefficient(n) is estimated by analyzing the diverse hydraulic characteristics of VR, the product of the average velocity and the hydraulic radius, block Reynolds number ($Re^*$), drag coefficient ($\acute{C}_D$), and the roughness coefficient ($n_b$) of bottom shear. The increase of VR and block Reynolds number causes the exponential decrease of roughness coefficient converged to a constant value as expected. The drag coefficient also exponentially decreases as block Reynolds number increases as well. The drag force is governed by the block shape defined by volume density in high block Reynolds number of turbulent flow region. For more accurate estimation of roughness coefficient the use of the correlation equation of it is required by block Reynolds number and volume density. The regression equations for n-VR, $\acute{C}_D-Re^*$, and $n_b-\acute{C}_D$ are presented. The regression equations of roughness coefficient are also presented by block Reynolds number and volume density. The developed equation of roughness coefficient by block Reynolds number and volume density has practical use by confirming the coincidence between the experimental results and the results of HEC-RAS using the developed equation.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.71-71
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• 2011

캣워크는 현수교의 주케이블을 가설을 위해 일시적으로 설치하는 공중작업발판으로 주케이블 가설장비와 작업원 등의 하중을 지지한다. 캣워크는 유연한 구조물로서 풍하중에 상당한 변형이 발생한다. 하지만, 국내외를 막론하고 캣워크의 내풍안정성에 대한 연구는 별로 이루어지지 않았다. 거기에 더하여 캣워크에 작용하는 정적 공기력에 대한 정보도 부족하며, 현재 캣워크 단면에 대한 적절한 풍하중을 산정하지 못하고 경험적인 설계가 이루어지고 있다. 따라서 캣워크의 효율적인 내풍설계를 위하여 풍동실험을 통한 충실률과 공기력계수와의 관계를 알아보는 것이 필요하다. 이를 위하여 축척 1/4인 모형을 사용한 풍동실험을 통하여 메쉬망의 크기를 변화시키면서 충실률에 따른 공기력계수를 측정하고 설계식을 제안하고자 한다. 캣워크는 로프와 아울러 가는 철망으로 아래와 양 옆이 막혀 있다. 즉 바람을 직접 받는 부분인 철망은 가는 원형단면으로 구성되어 있다. 원형 단면의 경우에 레이놀즈 수에 따라 항력계수가 크게 변하는 것으로 알려져 있다. 그러나 가는 원형 단면으로 둘러싸인 캣워크의 항력계수에 레이놀즈 수가 미치는 영향에 대해서는 연구된 바가 없다. 본 연구에서는 캣워크의 공기력계수에 미치는 레이놀즈 수에 대한 영향을 파악하고자 1/4모형과 1/14모형을 제작하여 최대풍속 30m/s까지 변화시켜가면서 공기력계수를 측정하였다. 이때 레이놀즈 수는 최대 20배까지 차이가 나므로 만약 공기력계수가 레이놀즈 수의 영향을 받는다면 확실히 그 영향을 파악할 수 있다. 본 연구에서는 풍동실험을 통해 충실률과 공기력계수와의 관계과 레이놀즈 수의 영향을 살펴보았으며, 정적공기력 계수의 설계식을 제안하였다. 본 연구를 통하여 얻은 결과를 정리하면 다음과 같다. 1. 축척 1/14 및 1/4 모형을 사용하여 다양한 풍속에서 공기력계수를 측정한 결과, 캣워크에 작용하는 정적 공기력계수는 레이놀즈 수의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 따라서 향후 새로운 형식의 캣워크에 대한 풍동실험을 수행할 경우에 축척에 상관없이 풍동실험 결과를 사용할 수 있을 것으로 판단된다. 2. 풍동실험 결과, 캣워크에 작용하는 정적 공기력계수 중 항력계수와 피칭모멘트계수는 측면 충실률에 따라 달라지고, 영각에 대한 양력계수의 기울기는 하부 충실률의 영향을 받는 것으로 나타났다. 그리고 주케이블이 캣워크 내부에 위치하고 있어도 캣워크의 정적 공기력계수에는 큰 영향을 미치지 않은 것으로 측정되었다. 이를 정리하여 캣워크 충실률에 따른 정적 공기력계수의 추정식을 제안하였다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.20 no.6
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• pp.532-539
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• 2008

Kwon et al.(2008) carried out a hydraulic experiment in order to evaluate Manning coefficient, which implicates flow resistance due to bottom friction as well as drag caused by the squared piers higher than water depth and arranged with equal intervals, under the flow condition with a constant drag coefficient, $Re>10^4$. And, based on the equation of equilibrium, they proposed a formula for the equivalent resistant coefficient including empirical drag interaction coefficient obtained by using the experimental results. In this study, the hydraulic experiment was simulated using FLOW-3D, a 3-dimensional computational fluid dynamic code. The computations were compared with the experiment results as well as the semi-theoretical formula, and the comparisons show a good agreement. From the agreement, it was confirmed that when flow resistance bodies were higher than water depth, Manning n value increases with 2/3 power of water depth as shown in the theoretical formula and that drag interaction coefficient was dominated by their intervals.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.949-950
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• 2012