Transient and asymmetric density distributions have been investigated by a digital speckle tomography with a novel integration method. Multiple CCD images captured movements of speckles in three angles of view simultaneously because the flows were asymmetric and unsteady. The speckle movements which have been formed by a ground glass between no flow and downward butane flow from an elliptical nozzle have been calculated by a cross-correlation tracking method so that those distances can be transferred to deflection angles of laser rays for density gradients. A novel integration method has been developed to obtain projection data from the deflection angles for the speckle tomography. The unsteady density fields have been reconstructed from the accurate projection values by the digital speckle tomography method using the developed integration method.
The flight vehicles have cavities such as wheel wells and bomb bays. The flow around a cavity is characterized as unsteady flow because of the formation and dissipation of vortices due to the interaction between the freestream shear layer and cavity internal flow, the generation of shock and expansion waves. Resonance phenomena can damage the structures around the cavity and negatively affect aerodynamic performance and stability. In the present study, numerical analysis was performed for cavity flows by the unsteady compressible three dimensional Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations with Wilcox's ${\kappa}\;-\;{\omega}$ turbulence model. The cavity has the aspect ratios of 2.5, 3.5 and 4.5 for two-dimensional case, same aspect ratios with the W/D ratio of 2 for three-dimensional case. The Mach and Reynolds numbers are 0.53 and 1,600,000 respectively. The flow field is observed to oscillate in the "shear layer mode" with a feedback mechanism. Based on the SPL(Sound Pressure Level) analysis of the pressure variation at the cavity trailing edge, the dominant frequency was analyzed and compared with the results of Rossiter's formula. The MPI(Message Passing Interface) parallelized code was used for calculations by PC-cluster.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.12
no.1
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pp.9-14
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2009
A numerical investigation was performed based on the Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) equations for the two-dimensional unsteady flow around a vertical axis turbine(VAT) with three or four blades. VAT is one of the promising devices for tidal current energy conversion. The geometry of the turbine blade was $NACA65_3$-018 airfoil, for which CFD analysis using Fluent was carried out at several angles of attack and the results were compared with the corresponding experimental data for validation and calibration. Then CFD simulations were carried out for the whole vertical axis turbine with a two-dimensional setup. The CFD simulation demonstrated the usefulness of the method to study the typical unsteady flows around VATs and the results showed that the optimum turbine efficiency could be achieved for carefully selected combinations of the number of blade and Tip-Speed Ratio(TSR).
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.37
no.11
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pp.1066-1072
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2009
A panel method based on potential flow theory is developed for the steady/unsteady aerodynamic analysis of arbitrary three-dimensional Blended Wing Body aircraft. The panel method uses the piecewise constant source and doublet singularities as a solution. This potential based panel method is founded on the Dirichlet boundary condition and coupled with the time-stepping method. The present method uses the time-stepping loop to simulate the unsteady motion of the aircraft. The present method can solve the three-dimensional flow over the complex bodies with less computing time and provide various aerodynamic derivatives to secure the stability of Blended Wing Body aircraft. That will do much for practical applications such as aerodynamic designs and analysis of aircraft configurations and flight simulation.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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1999.10a
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pp.14-14
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1999
액체 램제트 엔진의 특성은 흡입구를 통해 들어오는 유입공기의 상태에 따라 많이 달라진다. 흡입구에 들어오는 공기의 유입각이 일정각도를 넘어서면 유입공기의 왜곡이 심하여 정상적인 연소가 불가능 할 수 있다. 따라서 다양한 비행조건에 따른 램제트 엔진의 특성을 파악하기 위하여 외부 유입영역, 흡입구, 연소기, 노즐 및 출구 대기 영역을 함께 계산하여 유동 특성과 연소 특성을 파악하고자 하였다. 흡입구는 마하 2.0을 기준으로 설계하고, 4각 덕트에서 완만하게 원형 덕트로 변화되는 확대관의 형상으로 비행체에 붙어 있는 것으로 격자를 구성하였다. 흡입구에서의 유동 조건은 비행체을 지난 유속이 마하 2.0과 2.2의 경우에 대하여 수치 실험을 수행하였으며, 비반응 유동 해석과 연소가 있는 반응 유동해석 결과를 흡입구를 포함하지 않았던 선행 연구 결과들과 비교하였다. 유입각이 영 일 때의 흡입구를 포함한 계산 결과는 흡입구에서 생성되는 충격파에 의한 손실로 총압력이 흡입구를 포함하지 않았던 선행 연구 결과와 차이가 있었으나 유동 특성에는 큰 차이가 없었다. 그러나 유입각이 증가함에 따라 흡입구로 유입되는 공기의 량이 감소하고 그에 따른 유동의 왜곡이 심하여 연소특성에 변화를 보여 주었다.
Kim H. W.;Park W. G.;Jung Y. R.;Kim K. S.;Moon S.-G.
한국전산유체공학회:학술대회논문집
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1995.10a
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pp.225-234
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1995
터빈익렬내부의 유동해석을 위해 비압축성 점성유동해석을 이용한 수치 해석 프로그램을 개발하였다. 지배방정식으로는 2차원의 비정상 비압축성 Navier-Stokes 방정식을 일반화된 곡선좌표계로 전환하여 암시적으로(implicitly) 반복적인 시간진행방법을 이용하여 유동해석을 하였다. 지배방정식의 각항들은 시간에 대해 1차의 정확도 그리고 영역에 대해서는 2차의 정확도, 대류항에 대해서는 3차의 정확도를 가지는 Upwind기법을 적용하였다. 특히, 실험적 접근이 매우 어려운 터빈의 정익과 회전하고 있는 동익과의 상호운동을 멀티블럭기법과 데이터 interface를 통해 보다 쉽게 해석할 수 있었다. 본 연구결과는 정익만을 계산한 타 연구자의 결과와의 비교시 매우 일치하였으며 물리적인 유동을 잘 파악할 수 있었다. 난류유동 해석을 위해서 Baldwin-Lomax 모델을 적용하였다.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2003.05a
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pp.41-44
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2003
In spite of many researches made on the supersonic jets until now, detailed three-dimensional structures of supersonic jets are not well hewn. In the current study, the detailed structures of three-dimensional supersonic jets are numerically investigated using a CFD method. The total variation diminishing (TVD) scheme is used to solve the unsteady, three-dimensional, compressible Euler equations. Computational results are visualized to investigate the major features of supersonic jets. The three-dimensional computation results show that the structures of the supersonic jets are significantly different from those of the two-dimensional or axisymmetric supersonic jets.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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1989.07a
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pp.113-114
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1989
원자력, 화력발전소, 제철소 등의 다양한 임해 공업시설로부터 방출되는 냉각용 온배수는 연안일대 해수의 열균형을 파괴시켜 생태계의 보존 및 환경관리에 좋지 못한 영향을 야기케 된다. 이러한 영향은 해안 또는 만내의 수중온도를 전반적으로 높일뿐 아니라 가동중단시 갑자기 수온을 떨어뜨려 해양생물상에 피해를 줄수도 있다. 또한 온배수에 의하여 온도가 상승된 해수가 취수구를 통하여 재순환되어 냉각기능의 부진을 초래하게되면 발전효율 또는 기계가동율을 저하시키게 된다. 이러한 측면에서 온배수의 확산에 대한 정성, 정량적인 예측은 환경영향평가, 취.배수구 설계조건의 산정 등에 매우 중요한 문제라 하겠다. 본 연구는 정지수역으로 유입하는 3차원 정상류 표면온배수 해석모형의 개발로서 개발된 모형의 수치실험을 통하여 온배수 확산의 물리적 특성을 규명한다. 지배방정식에 나타나는 Reynolds 응력항($)과 온도유동 프럭스항($)의 해석에서 필요한 난류모델은 k-$\varepsilon$ 모형에 난류 평균자승 온도유동($) 및 그 감쇄방정식을 추가한 4-방정식 모델로서 구성하였다. 아울러 3차원 정상류 모형에서 야기되는 타원형 방정식을 포물형 방정식의 형태로 전환하여 효과적으로 해석할 수 있도록 모델의 특성을 정리하였다. 본 모델의 검증을 위하여 Lal 및 Rajaratnam(1977)의 물리적 실험값과 비교해본 결과 온배수 거동의 물리적현상이 잘 일치하였다. 또한 McGuirk 및 Rodi(1979)에 의해 개발된 2-방정식 k-$\varepsilon$ 난류모형의 해석결과에 대하여 비교분석을 실시하였다.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.28
no.9
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pp.1005-1014
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2004
Experiments were done for the three dimensional unsteady flow in a counter-rotating axial flow fan under peak efficiency operating condition. Flow fields in a counter rotating axial flow fan were measured at cross-sectional planes of the upstream and downstream of each rotor. Cross sectional flow patterns were investigated through the acquired data by the 45$^{\circ}$ inclined hot-wire. Flow characteristics such as tip vortex, secondary flow and tip leakage flow were confirmed through axial, radial and tangential velocity vector plot. It has been found that the radial and tangential velocity components disappeared, while the axial velocity component highly increased as soon as the tip vortex was generated. It has been observed that secondary flow and turbulence intensity which were increased by the front rotor were dissipated passing through the rear rotor. As the result the energy loss of the counter rotating axial flow fan decreased at the downstream of rear rotor. Also, it has been verified that tip vortex pattern of the rear rotor was dampened because the tip vortex generated by front rotor was mixed with that of the rear rotor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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