• 한국가시화정보학회지
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• 제4권1호
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• pp.56-61
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• 2006

A change of three-dimensional vortical structures on the wake behind a road vehicle has been investigated according to the existence of an air spoiler. To reconstruct the three-dimensional velocity fields, two-dimensional PIV(particle image velocimetry) measurements were performed for lots of the x-y, y-z and z-x planes. Since the isovorticity surface does not represent exactly the vortical structures within the recirculation region due to strong shear flows, the velocity component normal to the x-y plane is obtained by interpolating those velocities in the z-x plane. Then, the ${\lambda}_2-definition$ is applied to visualize the vortices in the recirculation region. As a result, it is found that the air spoiler weakens C-pillar vortices and produces strong wing-tip vortices. Inside the recirculation region, the height and volume of coherent vortices are increased relatively when an air spoiler is equipped. On the other hand, two small coherent vortices are observed in case that an air spoiler is absent.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.78-78
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• 2021

영상유속분석법은 비접촉식으로 유속을 측정하는 방법으로 특히 홍수시 하천의 표면유속을 안전하게 계측할 수 있어서 경제적이고 안전한 하천유속 측정 방법 중 하나이다. STIV는 영상의 휘도 정보를 시간 방향으로 나열하여 작성된 STI(Space-Time Image)에 나타나는 패턴의 기울기를 이용하여 유속을 산정하는 방법이다. 특히 STIV(Space-Time Image Velocimetry)는 기존 입자군의 상호상관법에 기초한 입자영상유속계와 달리 표식자의 유무와 상관없이 유속을 측정할 수 있어 적용성과 안정성이 확보된다. 하지만 영상의 상태가 불량한 경우 정확한 유속 측정이 난해하며 야간에는 별도의 조명 추가 및 태풍과 같은 악기상에서는 빗방울이 카메라에 맺히거나 수면의 진동, 구조물의 진동에 의한 영상의 상태가 불량하게 되어 측정 정도가 떨어진다. 이처럼 영상을 이용한 유속 계측에 있어 다양한 연구 및 기술개발이 요구되는 시점이다. 따라서 본 연구에서는 영상을 이용한 정확한 유속측정을 위해 STIV와 인공지능을 융합하여 정확한 유속 평가를 목적으로 한다. 우선 기존 STI에 의한 기울기 추정방법을 확장하여 딥러닝(CNN)에 의한 기울기 추정방법을 도입하였다. CNN은 일반적으로 이미지의 특성을 추출하는데 유용한 방법으로서 STI의 2차원 Fourier변환 이미지를 사용하여 패턴의 기울기를 감지하도록 학습하였고 적용 결과 기울기에 대한 인식율은 매우 양호하였으며 이를 이용한 실제 관측 영상에 적용한 결과 유속에 대한 정밀도도 매우 양호하게 나타났다. 또한 딥러닝을 적용한 STIV는 노이즈(진동, 화면 불량 등)가 있는 영상에서도 안정적으로 유속을 산정할 수 있으며 전파유속계를 이용한 실제 하천의 표면유속 관측치와 비교 검토 결과 매우 양호하게 유속을 평가하고 있는 것으로 나타났다.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 한국가시화정보학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.58-63
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• 2005

Three-dimensional vortical structures in the wake behind a road vehicle has been visualized with the help of two-dimensional PIV measurement data. A three-dimensional velocity field has been reconstructed from several sectional measurement data in the x-y, y-z and z-x planes. Isovorticity surface observed by stacking only the sectional data in each plane, does not show the vortical structures within the recirculation region but represents only the strong shear flows. Thus, in the present study, the velocity component normal to the x-y plane is obtained by interpolating those velocities in the z-x plane. Then, a $\lambda_{2}$-definition which captures the local pressure minimum or vortex core, is applied to visualize the vortices in the recirculation region. The final results represent a successful configuration for the three-dimensional vortices.

• 한국가시화정보학회지
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• 제19권3호
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• pp.54-62
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• 2021

This study has investigated the 3-D deflection characteristics of a flexible plate levitated by non-contact grippers using SPIV method. The measuring instrument consisted of a flexible plate located under four non-contact grippers and two cameras at the bottom of a transparent acrylic plate. Measurements were made on two materials (PVC and PC) for the plate with 50×50 cm2 area and 1 mm thickness. The deflection characteristics and flatness vary depending on the plate material, the gripper position and the air flow supplied to the gripper. For the material of PVC, the overall defection is convex. As the gripper position goes outward from the plate center, the upmost bending point also moves to the outside of the plate with the flatness increasing. However, the air flow rate does not affect the deflection pattern except for the small increase of flatness. For the material of PC, the shape of deflection changes from convex to concave as the gripper position goes out. The flatness is the highest at the point of transition from convex to concave, but the air flowrate has little effect on the flatness.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권2호
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• pp.136-143
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• 2006

A particle image velocimetry (PlV) technique has been applied to measure the quantitative flow field characteristics behind a road vehicle with/without an air spoiler attached on its trunk and to estimate its effect on the wake. A vehicle model scaled in the ratio of 1/43 is set up in the mid-section of a closed-loop water tunnel. The Reynolds number based on the vehicle length is $10^5$. To investigate the three-dimensional structure of the recirculation zone and vortices, measurements are carried out on the planes both parallel and perpendicular to the free stream, respectively. The results show significant differences in the recirculation region and the vorticity distributions according to the existence of the air spoiler. The focus and the saddle point, appearing just behind the air spoiler, are disposed differently along the spanwise direction. Regarding the streamwise vortices, the air spoiler produces large wing tip vortices. They have opposite rotational directions to C-pillar vortices which are commonly observed in case that the air spoiler is absent. The wing tip vortices generate the down-force and as a result, they can make the vehicle more stable in driving.

• 해양환경안전학회지
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• 제12권4호
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• pp.261-266
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• 2006

이 연구에서는 실제선박의 후드룸을 1/15로 축소한 비대칭 입출구를 갖는 장방형 모델을 대상으로 가시화 실험을 수행하고 내부의 유동 특성을 고찰하고자 하였다. 속도장의 계측은 CACTUS'2000을 이용한 2차원 PIV기법으로 하였으며 4개의 계측영역을 설정하여 계측한 결과 유동장의 환기구조를 지배하는 흐름은 유동장의 좌측 벽면의 흡기구로부터 대각방향의 우측상부로 흐르는 나선형의 'L'형 유동이었다. 또한 주 흐름의 영향으로 유동장의 중앙부분에 강제와류형태의 재순환 흐름이 존재하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제20권6호
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• pp.41-53
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• 2006

This experimental study investigated the flow characteristics for regular waves passing a rectangular floating structure in a two-dimensional wave tank. The particle image velocimetry (PIV) was employed to obtain the velocity field in the vicinity of the structure. The phase average was used to extract the mean flow and turbulence property from repeated instantaneous PIV velocity profiles. The mean velocity field represented the vortex generation and evolution on both sides of the structure. The turbulence properties, including the turbulence length scale and the turbulent kinetic energy budget were investigated to characterize the flow interaction between the regular wave and the structure. The results shaw the vortex generated near the structure corners, which are known as the eddy-making damping or viscous damping. However, the vortex induced by the wave is longer than the roll natural period of the structure, which presents the phenomena opposing the roll damping effect; that is, the vortex may increase the roll motion under the wave condition longer than the roll natural period.

• 한국해양공학회지
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• 제33권1호
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• pp.26-32
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• 2019

The vortex flow behind a bluff body has been a subject of interest for a very long time because of its engineering applicability such as to vortex induced vibration. In the near wake of a bluff body, vortices are periodically shed in two shear layers, which originate in the trailing edges. The far wake is made up of the classical Karman vortices, which are connected together by streamwise and spanwise vortices. These vortex formations have been studied in many experimental and numerical ways. However, most of the studies considered non-cavitating flow. In this study, we investigated cavitating flow in the wake of a two-dimensional wedge. Experiments were conducted in a cavitation tunnel of Chungnam National University. Using a particle image velocimetry (PIV), we measured the velocity fields under two different flow conditions: non-cavitating and cavitating regimes. We also investigated the vortex shedding frequencies using an absolute pressure transducer mounted on the top of the test window. Throughout the experiments, it was found that the shedding frequency of the vortex was strongly affected by cavitation, and the Strouhal number could exceed its value in the non-cavitating regime.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.614-614
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• 2012

개수로에서 혹은 수리구조물 주변에서의 흐름 및 난류 특성을 파악하기 위해서는 연직유속분포 및 수심별 평면유속분포의 측정이 필요하다. 유속분포를 측정하기 위한 방법은 음파 도플러 유속계(ADV:Acoustic Doppler Velocimetry)를 사용하는 방법과 PIV 기법을 이용하는 방법이 있다. 일반적으로 ADV는 한 지점의 유속을 시간변화에 따라 연속적으로 측정할 수 있어 난류특성의 정량적인 해석에 장점이 있으나 동시간에 여러 지점을 측정할 수 없기 때문에 난류의 공간적인 문제를 해석함에 있어서 한계가 있다. 그러나, 입자영상유속계(PIV:Particle Image Velocity)는 측정하고자 하는 단면에서 연직 횡단면의 유속분포 및 수심별 평면 유속분포 흐름장 측정이 가능하여 난류흐름의 공간적인 문제를 해석하는데 효과적일 뿐만 아니라 영상간의 시간간격을 짧게 하고, 촬영시간을 충분히 길게 한다면 개수로 내 난류특성 분석도 가능하다. 이에 본 연구의 목적은 PIV 기법을 이용하여 매끄러운 하상의 개수로에서 연직유속분포를 측정하고 그 특성을 정량적으로 분석하고자 한다. 본 연구에서는 첫째, PIV 기법을 이용하여 측정한 연직유속분포와 3차원 전자식 유속계를 이용하여 측정한 연직유속분포를 비교 분석하였다. 둘째, 후류법칙에 의해 계산된 연직유속분포와 PIV 기법을 이용하여 측정한 연직유속분포의 비교를 위해 각각의 무차원 유속분포(지점 유속/지점 마찰속도)를 계산하고 비교하였다. 마지막으로 각 흐름 조건에 따라 수심의 변화를 주어 연직유속분포를 PIV 기법으로 측정한 후 개수로의 수심변화에 따른 연직유속의 특성을 분석하였다. 분석 결과, PIV 기법을 이용하여 측정한 연직유속 성분에 비해 3차원 전자식 유속계로 측정한 연직유속 성분이 작게 나타났고 바닥에서부터 0.2h 지점까지는 무차원 유속분포(지점 유속/지점 마찰속도)가 후류법칙과 잘 맞는 경향을 보였으나 0.2h 지점부터 수표면까지는 유속이 감소하는 현상이 나타났다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2006년도 추계학술발표회
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• pp.277-282
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• 2006

선박에서 제어판를 가지는 주요목적은 선박의 운동을 제어하는 것이다. 제어판은 단동타나 고종판에 이동할 수 있는 부분을 혼합하여 사용되는 것으로 구성되어있다. 제어판은 이런 목적에 맞게 수행될 수 있는 고유의 기능을 가지고, 이는 유체와 관련된 방향과 운동의 결과로 제어력을 증가시키는 것이다. 힘과 운동은 회전과 영각의 결과로서 발생하고, 선박의 조종특성을 결정한다. 본 연구에서는 플랩타의 2차원 단면에 대한 연구를 수행하였다. 플랩타의 유통특성을 파악하기 위하여 각각의 영각과 플랩각을 변화시켜가며 모형실험을 수행하였으며, 유통장내의 속도분포를 얻기 위하여 PIV계측기법 중 동일입자 추적법의 하나인 2프레림 입자추적법을 사용하였다. 모델실험은 $Re=2.8\times10^4$에서 수행하였으며, 계측된 결과들을 서로 비교하였다.