• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.23-23
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• 1999

후류손실을 가지는 혼합 전단층에 대하여 밀도변화가 없는 유동 및 밀도변화가 있는 유동의 선형 불안정성 해석을 수행하였다. 기본 유동의 속도장 및 밀도장은 tanh 함수를 사용하였으며, Gaussian 형태의 해석적 함수를 사용하여 두 유동을 분리시키는 평판 바로 다음에 존재하는 후류 손실 유동을 포함시켰다. 공간적 선형 불안정성 해석을 수행하여 불안정성 모드의 성장률과 파장속도를 주파수의 함수로서 구하였다. 해석 결과로부터 후류 손실을 가지는 혼합층은 sinuous 모드와 varicose 모드의 두 개의 불안정성 모드를 가짐을 알았다. 밀도가 균일한 경우에는 varicose 모드보다 sinuous 모드가 지배적이다. 밀도가 균일한 경우에는 varicose 모드보다 sinuous 모드가 지배적이다. 밀도구배가 존재하나 빠른 자유유동의 밀도가 높은 경우에는 밀도가 균일한 경우와 마찬가지로 sinuous 모드가 지배적인 모드가 된다. 그러나 느린 자유 유동의 밀도가 높은 경우에는 밀도장의 두께가 속도장의 두께보다 상대적으로 얇아지면 varicose 모드가 sinuous 모드보다 더욱 불안정하여질 수 있다. varicose 모드와 sinuous 모드의 성장률이 비슷한 밀도장의 두께에서는 두 불안정성 모드가 주파수 변화에 따라 분지 되어지는 경향을 보인다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2012.04a
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• pp.33-36
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• 2012

풍력발전기 성능은 유동의 안정성과 풍속에 의해 결정되는데, 이때 유동 불안정성은 풍력발전기의 성능뿐만 아니라 구조적 문제를 함께 유발시킨다. 본 연구에서는 풍력발전기 타워 후류에서의 불안정성을 최소화시키기 위하여 타워 단면의 기초 형상설계 연구를 수행하였다. 기존의 풍력발전기 타워 형상에 부가 구조물을 설치함으로써 Karman vortex의 생성을 지연시키고 와류 간섭현상을 줄여 풍력발전기의 안정성을 증대시키고자 하였다. 이를 위해 다양한 타워 단면 형상에 대하여 양력계수 및 항력계수를 비교 분석하였다. 그 결과 반지름의 1/2 길이의 자유류 방향 tip과 splitter plate를 후방에 설치하는 것이 후류 불안정성을 억제하는데 가장 효율적인 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.04a
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• pp.17-17
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• 1998

연소반응을 가지는 후류(wake)는 가스터빈 연소실의 flame holder 등에서 발생한다. 후류유동의 안정성 혹은 불안정성은 이러한 유동에 있어서 많은 영향을 끼치므로 상당히 중요하다. 본 연구는 위와 같이 연소 반응에 의한 밀도구배를 가지는 후류유동에 대하여 불안정성 해석을 수행하였다. 교란에 대한 지배방정식은 Navier-Stokes 방정식에서 점성항을 제외한 Euler 방정식을 고려하였다. 충류유동의 압력은 일정하다고 가정하였다. 교란 방정식을 유도하기 위하여 충류 유동이 평행하여 유동 방향에 수직한 방향의 구배만이 존재한다고 가정하였다. 모든 변수들은 충류 유동의 값과 움직이는 파장의 형태를 가지는 작은 교란의 합으로 생각하여 압력에 대한 교란방정식을 구하며, shooting법과 Newton-Raphson법에 근거를 두는 반복법을 사용하여 풀었다. 불안정성 해석을 수행하는 기본 유동의 속도장 및 온도장은 불안정성 해석을 수행하는 기본 유동의 속도장 및 온도장은 비압축성의 경우 우선 Gaussian Profile 가정함과 동시에 연소반응을 포함하는 유동장을 보다 정확히 구하기 위하여 Navier-Stokes 방정식으로부터 구한 결과를 사용하였다. 연소반응을 포함하는 유동장을 구할 때에는 해석상 편의를 위해 예혼합물질은 이상기체로, 화학반응은 1단계의 비가역반응으로 가정하였으며, 반응열로 인한 부력의 효과는 무시하였다. 위와 같은 유동장을 가지고 불안정성 해석을 수행한 결과 후류유동은 두 개의 변곡점을 가지며 sinuous 모드와 varicose모드의 두 개의 불안정성 모드가 있음을 보였다. 밀도 변화가 있는 경우나 밀도 변화가 없는 경우 모두 sinuous 모드의 가장 불안정한 모드가 varicose 모드의 가장 불안정한 모드보다 더 불안정함을 보여주어 후류 유동은 자유 유동에 가까운 위상 속도를 가지는 sinuous 모드에 의해 지배될 것임을 예측할 수 있다. 연소반응이 완전연소에 가까울수록 그리고 압축성 효과가 클수록 유동내부의 온도가 증가하고 점성 또한 증가하여 후류유동은 안정됨을 알 수 있었다 유동변수들의 contour로부터 유동의 특성을 예측한 결과 baroclinic 항이 dilatational 항보다 상대적으로 크며, 중심선 상하에 생기는 vortex를 더욱 성장시킬 것으로 생각된다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.2 no.2
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• pp.30-37
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• 1998

This paper investigates the linear stability of wakes with special emphasis on the effect of chemical reaction. Velocity and density profiles for laminar flows are obtained from analytic profiles as well as from simulation. Wakes have two generalized inflection points and two unstable modes-sinuous and varicose modes. For analytical laminar profiles, sinuous modes are more unstable than varicose modes irrespective of density variation, which shows wakes will be destabilized by sinuous modes. Large velocity difference and density difference lead to more unstable wakes due to large momentum difference. For simulated laminar profiles, chemical reaction with stoichiometric chemistry increases temperature and stabilizes the flow due to increase in compressible reacting wades, flow becomes stable as velocity increases due to viscous dissipation.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.3 no.2
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• pp.10-17
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• 1999

This paper investigates the linear stability of both uniform and non-uniform density plane mixing layers with special emphasis on the effect of the wake component in the velocity profile. Velocity and density profiles for laminar flows are obtained from analytic profiles. Mixing layers with wakes have two generalized inflection points and two unstable modes-sinuous and varicose modes. For uniform density mixing layers, sinuous modes are more unstable than varicose modes, which shows wakes will be destabilized by sinuous modes. For non-uniform density mixing layers with high density in high speed flows, sinuous modes are more unstable than varicose modes. For non-uniform density mixing layers with high density in low speed flows, varicose modes can be more unstable than sinuous modes.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.34 no.6
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• pp.1-9
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• 2006

본 연구의 목적은 여러 가지 비행 모드 상의 로터 성능을 효율적으로 예측하는 것이다. 헬리콥터의 공력 특성을 예측하기 위한 비정상 source-doublet 패널 기법 기반의 수치 기법을 개발하였다. 후류의 형상 예측에는 시간 전진 자유후류모델이 사용되었다. 점성에 의한 확산을 고려한 후류의 roll-up 모사를 위하여 후류의 doublet 패널은 같은 강도의 와류고리로 대체하여 계산하였다. 후류와 양력면의 충돌 문제는 표면격자 내부에 들어간 와류고리의 포텐셜값을 제거하여 해결하였다. 제자리비행의 해석 시에 나타나는 와류 불안정성의 해결에는 slow starting과 vortex core growth 모델을 사용하였다. 로터 공력 해석 프로그램은 제자리비행과 전진비행에 대한 실험 결과와 비교하여 검증하였으며, 실험치와 일치하는 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2008.03a
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• pp.50-56
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• 2008

본 논문에서는 실린더 주위유동의 B-mode에 해당하는 레이놀즈 수 300${\sim}$1000범위에서 고차 고해상도기법(OHOC Scheme)을 이용하여 원형 실린더 주위의 유동장 및 음향장 특성에 대해서 연구하였다. B-mode 레이놀즈 수 범위에서 스팬방향 길이에 따른 3차원 원형실린더의 스트롤 수, 양 항력계수의 상관관계에 대해 수치계산 및 실험 결과와 비교 분석한 결과 매우 잘 일치하는 것을 보였다. 그리고 이 결과를 토대로 하여 B-mode 불안정성 영역에서 보다 정확한 2차 와류 모사를 위한 적절한 스팬방향을 찾고, 3차원 후류유동의 불안정성이 음향장의 변화에 미치는 영향을 정성적으로 고찰하여, 3차원 원형실린더의 공력소음 대한 기초적인 연구를 수행하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2008.10a
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• pp.50-56
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• 2008

본 논문에서는 실린더 주위유동의 B-mode에 해당하는 레이놀즈 수 $300{\sim}1000$범위에서 고차 고해상도 기법(OHOC Scheme)을 이용하여 원형 실린더 주위의 유동장 및 음향장 특성에 대해서 연구하였다. B-mode 레이놀즈 수 범위에서 스팬방향 길이에 따른 3차원 원형실린더의 스트롤 수, 양 항력계수의 상관관계에 대해 수치계산 및 실험 결과와 비교 분석한 결과 매우 잘 일치하는 것을 보였다. 그리고 이 결과를 토대로 하여 B-mode 불안정성 영역에서 보다 정확한 2차 와류 모사를 위한 적절한 스팬방향을 찾고, 3차원 후류유동의 불안정성이 음향장의 변화에 미치는 영향을 정성적으로 고찰하여, 3차원 원형실린더의 공력소음 대한 기초적인 연구를 수행하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.35 no.10
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• pp.859-867
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• 2007

The objective of this study is to develop and validate a numerical method which can handle the multi-rotor aerodynamic characteristics. For the purpose of power estimation, table look-up method is implemented to the existing unsteady panel code that is coupled with a time-marching free wake model. Also, the Reynolds number scaling is implemented for the application to various regions of Reynolds number. The computed results are validated against the available experimental data for coaxial and tandem rotors. In the validation case for the coaxial rotor, more accurate result is acquired when the thickness effect is considered. The wake instability problem occurs at a particular separation distance between the rotors for tandem rotors. The wake instability is avoided by setting the single-rotor wake geometry as the initial wake geometry for the multi-rotor analysis. The estimated result for rotor separation effect is compared with the result of the momentum theory.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.31 no.8
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• pp.702-710
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• 2007

Direct numerical simulation (DNS) is performed to investigate suppressed wake transition and occurrence of lock-on in the wake of a circular cylinder disturbed by sinusoidal perturbation at the Reynolds number of 220 (A-mode instability regime). The sinusoidal perturbation, of which the frequency is near twice the natural shedding frequency, is superimposed on the free stream velocity. It is shown that the wake transition behind the circular cylinder can be suppressed due to the perturbation of the free stream velocity. This change causes a jump in the Strouhal number from the value corresponding to A-mode instability regime to the value corresponding to retarded wake transition regime (extrapolated from laminar shedding regime) in the Strouhal-Reynolds number relationship. As a result, vortex shedding frequency is locked on the perturbation frequency depending not on the natural shedding frequency but on the modified shedding frequency.