• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.9 no.3
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• pp.277-286
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• 1985

본 논문에서는 위 실험데이타를 근거로 한 수치해석적 경계층 계산의 시도를 중점적으로 다루었다. 선미에서 경계층이 두꺼워질때 우선 3차원 얇은 경계층 방정 식에서 무시된 곡률을 포함하는 고차항을 포함시켜 그 영향을 고찰하고 다음으로 와점 도 난류모델의 계수를 변화시켜 그 영향을 고찰하고 다음으로 와점도 난류모델의 계수 를 변화시켜 실험치와 비교를 시도하였다. 이를 통하여 선미에서 두꺼운 3차원 난류 경계층의 수치계산을 시도하면서 문제점들을 파악하였다.본 논문에서 다루고 있는 세부 내용은 참고문헌 (5)와 (6)에서 다루고 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.24-24
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• 2021

자연하천 바닥 경계층 내에서는 복잡한 난류 구조가 형성되며 이들은 하상에 강한 모멘텀을 전달한다. 바닥 부근에 분포하는 유사 입자들은 경계층 내에서 발생한 난류 흐름으로부터 모멘텀을 전달받아 소류사 혹은 부유사 형태로 이송되게 되며, 이러한 유사 이송 과정을 역학적으로 설명하기 위해서는 경계층 내 유체 흐름에 대한 이해가 선행되어야한다. 경계층 내 난류 흐름 특성이 유사 입자의 움직임에 미치는 영향에 대해 분석하기 위해서는 바닥 경계층 내 고해상도 유속 자료와 유사 움직임을 동시에 포착할 수 있는 기술이 요구된다. 하지만 현재까지 수행된 대부분의 선행 연구들은 점 유속을 측정할 수 있는 음파 도플러 유속계 (Acoustic Doppler Velocimetry) 혹은 2차원 입자 영상 유속계를 활용하였으며, 이들은 복잡한 3차원 난류 흐름 특성을 분석하기에는 한계가 있다. 본 연구의 목적은 실험실 실험을 통해 바닥 경계층 내 3차원 난류 흐름이 유사 이송에 미치는 영향에 대해 조사하는 것이다. 본 연구에서는 유사 주변에서의 고해상도 3차원 흐름 유동장 및 순간적인 유사 움직임에 대해서는 합성 개구 (synthetic aperture) 기반의 3차원 입자 영상 유속계 및 입자 추적 유속계를 활용하여 취득하였다. 취득된 흐름 유동장을 기반으로 레이놀즈 전단응력을 산정하였으며 이를 통해 유체가 하상에 미치는 모멘텀의 크기를 파악하였다. 복잡한 난류 흐름 구조에 대해서는 팔분원 분석 (octant analysis)을 통해 구분했으며, 유사가 움직이는 순간의 유속장을 기반으로 유사 이송을 발생시키는 지배적인 난류 흐름 특성에 대해 규명하였다. 본 연구는 바닥 경계층 내 복잡한 3차원 난류 흐름과 유사 입자의 움직임을 동시에 분석함으로써 기존에 수행되어왔던 선행 연구들의 한계점을 극복하고 보다 명확한 유사 이송의 발생 원인에 대해 분석했다는 점에 의의가 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.9 no.3
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• pp.269-276
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• 1985

본 논문에서는 이러한 두꺼운 3차원 난류 경계층의 체계적인 연구를 위하여 적합한 수학선형을 개발하고 저속풍동에서 경계층 실험을 수행하였다. 이 수학선형 은 가능한 실제 선체주위의 유동특성이 잘 나타나도록 설계되었다. 실험을 통하여 전체적 유동을 파악하고 표면에서 평균 속도분포, 마찰저항계수 및 각종 적분변수들을 측정하였다.

• Journal of the KSME
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• v.22 no.5
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• pp.371-379
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• 1982

선박저항의 일반적인 개요, 선체주위의 유동해석의 중요성, 해석의 어려움들을 소개하고, 선체 주위의 3차원 난류 경계층 해석의 계산예와 ITTC-SSPA워크\ulcorner의 결과로부터 이론의 현실을 할 수 있었다. 현재 미국, 일본, 구라파 등지에서 이 분야에 대한 연구가 집중되고 있으며, 많은 항공 및 기계분야에서 일하고 있는 학자들이 참여하고 있다. 따라서 본 강좌를 통해서 국내의 연구 자들이 관심을 가질 수 있는 계기가 되었으면 좋겠다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.281-281
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• 2022

바닥에서 생성되는 난류는 순간적으로 강한 모멘텀을 바닥에 전달함과 동시에 바닥에 있는 입자를 움직이게 한다. 경계층 내 난류 운동에 대한 분석은 다양한 유사 이송 문제를 이해하기 위해 필수적이며 이에 따라 많은 선행 연구들은 실험실 실험을 통해 해당 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 선행 연구에서 사용하지 못했던 진보된 실험 방법을 활용하여 바닥 경계층 내의 난류 운동에 대해 확인하고 해당 운동에 의해 관성 입자의 움직임이 어떻게 발생하는지에 대하여 물리적으로 설명하고자 한다. 다양한 흐름 조건에서 3가지의 입경 크기를 가지는 모래 입자를 가지고 실험을 수행하였으며, 실험 조건별 고해상도 유속장 및 관성 입자의 움직임은 3차원 입자 영상 유속계 (Particle Image Velocimetry; 이하 PIV)와 입자 추적 유속계 (Particle Tracking Velocimetry; 이하 PTV)를 동시에 적용하여 파악하였다. 취득된 3차원 유속장과 입자 궤적을 기반으로 실험 조건별 흐름 및 입자 거동 특성에 대해 분석하였으며, 관성 입자의 움직임을 발생시키는 3차원 난류 운동은 측정된 유속장에서 산정한 Q-criterion 값을 기반으로 도식화하였다. 측정값 내에는 난류 운동에 대한 정보와 더불어 잡음이 포함되어 있으므로 이를 제거하고자 적합 직교 분해 (Proper Orthogonal Decomposition; 이하 POD) 방법을 적용하였다. 그리고 POD로 추출한 유속장을 통해 바닥면 부근에 존재하는 헤어핀 와류 운동 혹은 와류 묶음과 같은 난류 고유 구조를 파악하였다. 해당 와류 운동들의 3차원 난류 특성을 확인하고자 비등방성 불변 지도(anisotropy invariant map)를 활용하였으며 경계층 내부에서 난류의 형태가 흐름 방향으로 늘어진 럭비공 형태임을 확인하였다. 마지막으로, 입자의 움직임을 발생시키는 난류 이벤트를 결정하고자 사방구 분석 (Quadrant analysis) 기법을 적용하였으며 흐름 조건별로 입자를 움직이게 하는 난류 이벤트는 달라짐을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.571-575
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• 2012

하구역에서의 대표적인 수리특성인 염수쐐기현상에 대한 정확한 이해는 하구역 수질 및 환경관리 측면에서 필수적인 사항이다. 본 연구에서는 정상염수쐐기 경계층 거동에 대한 실험적 연구결과와 3차원 전산유체역학 프로그램인 FLOW-3D를 이용한 수치모의 결과를 비교해봄으로써 염수쐐기현상에 대한 3차원 수치모형의 적용성을 살펴보았다. FLOW-3D를 이용하여 실험장치의 수로구간을 구성하고 경계조건으로 염수의 수위와 담수의 유량을 입력하였으며 밀도차를 두어 이층류가 발생하도록 모의하였다. 모의결과를 통해 시간평균농도와 표준편차를 무차원화하여 단면별 연직분포를 알아보고 각 단면을 중첩하여 경계층의 거동을 살펴보았으며 염수쐐기길이와 염수심을 무차원화하여 밀도프루드수의 변화에 따른 염수쐐기형상을 살펴보았다. 그리고 각 결과를 기 수행된 실험결과와 비교해 보았다.

• Water for future
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• v.27 no.3
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• pp.95-105
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• 1994

The boundary layer flow under a sluice gate is numerically solved by the random vortex sheet method combined with the vortex-in-cell method in a boundary-fitted coordinate system. The numerical solution shows that the boundary layer developed along the vertical sluice gate wall is the primary cause for the discrepancy in the contraction ratio between the laboratory experiments and inviscid theory; the bottom boundary layer plays much a smaller role in the discrepancy. By dimensional analysis it is concluded that the discrepancy is inversely proportional to the 3/4th power of the gate opening, as analyzed by Benjamin(1956). The results of the numerical simulation and dimensional analysis show a good agreement with experimental results obtained by Benjamin(1956).

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.14 no.4
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• pp.981-989
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• 1990

본 연구에서는 유한체적법에 의한 4단계 Runge-Kutta방법으로 2차원 익열에 대한 비점성 천음속 유동장에 대한 해석을 수행하기로 하는데 이는 경계층방정식에 대 한 경계조건으로 이용될 수 있고 3차원 계산시 그 기초자료가 될 수 있을 것이다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.10
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• pp.917-923
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• 2010

Direct numerical simulation (DNS) of a spatially developing turbulent boundary layer (TBL) with regularly arrayed cubical roughness elements was performed to investigate the effects of three-dimensional (3D) surface elements. The staggered cubes downstream were periodically arranged in the streamwise and spanwise directions with pitches of $p_x$/k=8 and $p_z$/k=2, where $p_x$ and $p_z$ are the streamwise and spanwise spacings of the cubes; the roughness height (k) was k=$1.5{\theta}_{in}$, where ${\theta}_{in}$ is the momentum thickness at the inlet. Spatially developing characteristics over the 3D cubical roughness were compared with the data obtained from the DNS over the two-dimensional (2D) rod roughened wall and smooth wall. Introduction of the cubical roughness on the TBL affected the turbulent Reynolds stresses not only in the roughness sublayer but also in the outer layer; and these effects are consistent with those observed over the 2D rough wall.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2003.04a
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• pp.229-232
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• 2003

본 연구는 울산지역 지하수오염 저감기술의 개발에 필요한 대수층의 공간적 분포특성을 파악하는 데 목적이 있다. 울산 공업도시의 대수층에서 공간적 분포특성을 파악하기 위하여 시추조사가 많이 필요 하지만 비용 및 시간 관계상 어려움이 있기 때문에, 지질조사 보고서나 논문 등에서 지하수자료와 시추 자료를 획득하여 지구통계기법을 이용한 울산지역 대수층의 공간적 분포를 모사하였다. 그리고 인구가 밀집되어 있는 남구와 중구를 중심으로 대수층 단면 분포를 모사하였다. 이와 같은 분석결과는 표토층 하부경계부와 풍화대 하부경계부에서 유사한 분포심도로 나타났으며, 지하수 수위는 표토층 하부경계와 암반층 상부경계부인 풍화대에 분포하는 것으로 나타났다.